Analysis of environmental factors and operating conditions on degradation patterns of aircraft systems for hydrogen-based power generation

Attualmente, una delle sfide più significative nell'industria aeronautica è la transizione verso operazioni aeree sostenibili. L'uso di idrogeno liquefatto per la propulsione e l'approvvigionamento energetico degli aeromobili è una tecnologia recentemente discussa. A causa della sua novità nell'aviazione civile, esiste una lacuna significativa a causa delle implicazioni dello stoccaggio di idrogeno liquido e dell'approvvigionamento energetico a base di idrogeno, le cui valutazioni delle esigenze di manutenzione non sono state adeguatamente affrontate. I modelli teorici, come quelli basati sugli standard DIN/ISO, spesso trascurano le variazioni delle condizioni operative e dei fattori ambientali, portando a stime inaccurate dei requisiti di manutenzione. Questo studio mira a colmare queste lacune valutando sistematicamente l'impatto delle varie condizioni operative e dei fattori ambientali sull'integrità strutturale e sulle prestazioni dei componenti critici degli aeromobili alimentati a idrogeno. Introducendo parametri e indici di degradazione, sono state sviluppate funzioni di trasferimento per collegare diverse condizioni operative e ambientali con i modelli di degradazione di vari componenti. Inoltre, esiste ancora una lacuna su come l'evaporazione dell'idrogeno liquido e l'aumento di pressione nel serbatoio possano influenzare la degradazione delle valvole di sfiato nel tempo. Pertanto, questo studio propone un modello termodinamico, sviluppato utilizzando MATLAB, per simulare dinamicante e termicamente l'evaporazione dell'idrogeno liquido. Questa analisi ha permesso di valutare come le varie variabili di progettazione, i tipi di isolamento, la degradazione dell'isolamento, le pressioni di sfiato e i livelli di riempimento del serbatoio influenzino la frequenza degli interventi delle valvole di sfiato. Questa metodologia ha facilitato la valutazione di diversi scenari operativi, offrendo un quadro completo per l'applicazione in vari casi studio.