國家復合材料中心（NCC-National Composites Centre，英國布里斯托爾）創建了一個概念設計工具，可根據客戶的具體要求優化氫氣低溫儲罐的設計。該工具由 NCC 工程師開發了 12 個多月，圍繞著氫質量、蒸發率和休眠等關鍵參數工作，休眠是指如果飛機在夜間靜止，從油箱加油到需要排出氣體壓力的時間。
新的設計工具使 NCC 能夠快速輕松地為給定的一組參數提供最高效的儲罐設計。特別是，它將幫助制造商確定正確的設計，進入詳細設計階段，從而降低希望為新的氫經濟建立復合材料能力的企業的進入門檻。
作為航空航天技術研究所（ATI）FlyZero 計劃的一部分，NCC 團隊成功地試用了該概念設計工具，該計劃旨在到 2030 年實現零碳排放商業航空。該團隊使用該工具為支線、窄體和中型飛機開發了三種低溫儲罐設計方案，評估了熱、靜態、形狀和體積需求。據報道，與金屬基線相比，所有概念都顯著減輕了儲罐的內層和外層的重量。
航空航天技術研究所技術、結構、制造和材料主管 Alex Hickson 表示：“作為中遠程飛行零排放飛機未來燃料系統的一部分，設計工具對于低溫儲氫罐的發展至關重要。”。“所有尋求可持續航空領域成熟設計和系統的人都可以使用這些能力的開發，這標志著英國向前邁出了寶貴的一步。NCC 和更廣泛的 HVM Catapult 是不斷發展的英國網絡的一部分，該網絡建立了氫氣能力，以造福環境，同時也為英國未來的供應鏈創造了機會 e 到 2050 年實現凈零排放的低碳經濟。”
復合材料低溫氫氣的開發
國家復合材料中心（NCC）的作用是與會員和客戶密切合作，解決困難的挑戰。隨著公司認識到氫氣和實現凈零目標的重要性，NCC 一直在與客戶合作，并獨立“建立測試和設計低溫系統用復合材料的專業知識”改善微裂紋性能和理解簾布層設計的重要性（減少簾布層厚度和相鄰簾布層角度）是 NCC 處理這一問題的一些方法。氫技術主管 Marcus Wall Bruck 和氫技術首席研究工程師 Matt Kay 表示，NCC 正在開發一種 “在低溫下進行測試的獨特方法，該方法專注于微裂紋的形成，而無需使用耗時且昂貴的循環測試。這種類型的測試可以簡化材料選擇，并為建模提供信息，這樣設計就可以在不引起微裂紋泄漏的情況下受到適當的應力。”
材料選擇和表征的解決方案已經在進行中。
相鄰的發展包括 NCC 在 JEC World 2023 上宣布，其基于英國的復合低溫儲罐測試計劃將“驗證并加速設計、制造和測試能力，從用于存儲液氫（LH2）的無襯里碳纖維儲罐開始。”
雖然氫有可能降低商業航空的碳足跡，但存在重大的工程挑戰。其中最主要的是燃料儲存問題——氫氣的體積密度比傳統航空燃料低，因此必須以液體形式保持在-253°C，并且不能在飛機內占據太多空間。儲罐必須能夠承受壓力和飛行載荷，但質量損失最小，并配置為適應有限的、有時形狀笨拙的內部容積。根據 NCC 的說法，復合材料可以在未來提供一種有競爭力的解決方案——NCC 正在與合作伙伴一起推進這一工作計劃，以使技術成熟。
該團隊也在研究材料特性概念設計工具構成了 NCC 氫工作計劃的一部分，該計劃基于兩年的研發和一個獨特的愿景，旨在提高復合氫壓力容器和低溫儲罐的供應鏈能力，以便在英國錨定制造業。該計劃的下一步正在進行中，英國的復合低溫儲罐測試計劃將驗證并加速設計、制造和測試能力，首先是用于儲存 LH2 的無襯里碳纖維儲罐。該團隊還致力于材料表征，對復合材料在低溫下的行為有了真正的了解。
我們開發的概念設計工具為希望加速其復合低溫儲罐能力的制造商提供了巨大的價值和優勢，”氫氣技術主管 Marcus Wall Bruck 補充道。“我們匯集了 NCC的集體工程專業知識，構建了一個靈活而嚴格的設計工具，最終讓客戶有信心更快地選擇概念。”
