飞机的物理设计将如何发展以适应氢或其他可持续燃料的推进？ 显然，整个飞机的配置需要重新设计，以实现可持续的设计和更清洁的天空。 因此，业界一直在研究氢动力喷气发动机和氢燃料电池将如何驱动下一代推进系统，以及这对飞机子系统意味着什么。
西门子数字工业软件公司一直在模拟使用燃料电池和超级电容器混合动力推进的 ATR-72 支线喷气式飞机在典型飞行任务中的性能，并将其与直接氢燃烧驱动的同一飞机的性能进行比较。 这向我们展示了与氢燃料电池相比，氢燃烧涡轮螺旋桨的性能如何。
有很多东西需要学习。 氢气能否提供足够的动力来以足够的速度运行螺旋桨？ 需要多少个螺旋桨？
由于氢的比能高、温室气体排放量低，氢似乎是最有前途的煤油替代品，我们可以用它通过燃料电池堆发电。 但燃料电池需要冷却，那么哪种冷却方法最好呢？ 我们如何使用超级电容器来存储能量并为燃料电池带来额外的能量？
存在其他可持续燃料，但氢是最有前途的，因为它可以直接在涡轮发动机燃烧器内燃烧。 它还具有较高的重量能量密度，这比不排放二氧化碳更重要。 氢的最大挑战是储存足够的氢及其在环境条件下的特性。 它的密度大约比煤油低 10 倍，因此需要在压力下储存在大型容器中。 液体形式时其体积要小得多，但这带来了另一个挑战：如何在低至-253摄氏度的温度下处理液体。 这是否需要新的强化隔热和热交换器以及新型低温罐？
我们已经有了一些答案，但还有更多问题。 新的动力组件将如何连接到更大的飞机子系统？ 这些新组件将如何改变当今天空中飞机的形状和形式？ 从经济角度来说，最可行的方法是什么？
模拟提供数据和一些答案
欧盟的绿色新政正在提供资金来支持此类调查。 在这个早期阶段，还没有测试结果，但有一条路线确实为可持续飞机设计提供了清晰的见解：模拟。
西门子数字工业软件公司正在为欧洲各地的客户提供早期设计支持，利用数字孪生技术，通过对流体、热、机械、电气和其他系统领域进行虚拟测试来探索优化性能的挑战，这些领域在绿色环保之前必须重新构想航空设计可以在现实世界中起飞。
Simcenter Amesim 软件和虚拟集成飞机 (VIA) 方法用于比较三种不同飞机设计中氢气所需的燃料体积和能量密度、比热容和存储温度。
- 模拟显示了类似于 ATR 72-600 的发动机中氢气的燃烧，并对燃气轮机性能进行建模以获得发动机模型，
- 氢动力涡轮螺旋桨的新概念是使用 Simcenter Amesim 建模的，
- 进一步的模拟显示飞行任务达到了必要的高度和空速。
使用 PLM 流程可以加速早期设计，以便我们可以对一架完整的氢动力飞机进行建模，其中所有动力装置系统都集成在一个集成飞机设计中。
这项工作已经带来了有用的数据和见解来帮助未来的设计。 工程工作流程是关键，仿真提供了设计未来可持续产品的综合视图，从需求阶段到工程测试数据都将具有智能验证和可追溯性。
我们的研究结果表明，氢燃烧螺旋桨可以为航空业提供降低碳足迹的最快途径。 但燃料电池推进架构也很有前景，并且可以比氢推进更优化地利用能源。
仿真可以给我们答案，威盛方法论为可持续飞机提供了可行的设计。
更深入
在下面的白皮书中，了解西门子数字工业软件公司在新型推进系统和早期燃料电池概念以及完整氢动力飞机模型方面的工作成果。
白皮书
利用初步设计和仿真来驱动下一代推进系统