GTL 在飞机和太空飞行器液氢复合管方面取得新突破

GTL 的混合动力层压板 (BHL) 复合管和轻型液氢 (LH2) 储罐。资料来源 | Gloyer Taylor Laboratories (GTL)

航天工程研发公司 Gloyer-Taylor Laboratories Inc. (GTL, Tullahoma, Tenn. U.S.)宣布，其混合层压板 (BHL) 复合材料技术在低温液氢 (LH2) 管材、管道和传输线中的应用取得了突破性成果。LH2 是用于太空发射器的关键燃料，同时也是空中客车公司和其他飞机原始设备制造商正在开发的零排放航空燃料。

据 NASA 和其他机构报告，在将 LH2 从输送罐或储存罐转移到飞行器油箱时，由于低温液体沸腾成蒸汽，损失很大。这些损失可高达所传输燃料的 50-70%，这就导致需要很长的冷却时间来避免这种沸腾。当飞行器停在发射台上等待最终许可和倒计时时，这对重复加油提出了巨大挑战。现在，NASA SBIR 项目的研究结果表明，GTL 的复合管道可以缩短冷却时间，减少 LH2 沸腾，并减轻低温流体传输管道的重量。

特色内容
GTL首先为低温罐应用开发了BHL技术（参见 “GTL验证LH2复合脱温罐可用于航空领域”）。然而，这种创新材料和工艺同样适用于低温传输线、管材和管道，其热质量比金属管低10倍。在最近进行的一系列测试中，GTL 证明了这些管道的可行性，它们能在 2 秒钟内迅速达到 20°K （-273°C）的温度并开始输送 LH2。这意味着，一旦集成到运行系统中，飞机或运载火箭的 LH2 储罐可在几分钟而不是几小时内完成加注，并可轻松管理加注过程中沸腾掉的少量 LH2，从而大大降低燃料成本，提高运行安全性。

“GTL 总裁 Paul Gloyer 表示："我们的团队努力测试和验证我们的 BHL 复合技术，并证明其在质量和沸腾特性方面都优于传统的金属传输线，对此我们感到非常高兴。“我们首先在复合 LH2 罐技术方面取得了显著的成果，现在我们的管道已经证明了快速填充和再填充的能力。在这项工作中使用/验证的超轻 BHL 技术标志着我们在推进氢动力创新和车辆方面的又一个重要里程碑。

从结果来看，SBIR 项目测试了一系列轻质 BHL 复合管和等效金属管。这些测试证实并验证了 BHL 管的增强热性能，并表明它们的冷却速度比同等的不锈钢管快约 10 倍。热质量的减少和传热性能的增强共同实现了这一改进。有了这项技术，就能显著减少燃料输送过程中的 LH2 沸腾，为飞机、卡车和航天器的 LH2 储罐实现无排气阀填充打开了大门。

这项 SBIR 第二阶段的工作还验证了 BHL 管的可扩展性，并展示了以下能力

生产各种直径和长度的管道。
制造弯管并适应管子弯曲。
作为这项工作的一部分，GTL为GTL的 “破坏者 ”亚轨道火箭制造了具备飞行能力的BHL管，作为主液氧（LOX）和液态甲烷（LCH4）推进剂管线，该火箭成功进行了冷流地面测试。

GTL同时开展了多个利用BHL技术的项目，其中包括将BHL复合管集成到GTL超轻量级复合LH2真空和夹套阀罐的飞行原型中，该原型计划于2024年第四季度在载人直升机上进行飞行测试。在未来一年中，BHL管道还将集成到更多飞行应用中，展示其轻质、高性能的能力。GTL 打算将 BHL 管集成到未来的飞行器设计和低温传输线解决方案中。其BHL复合材料技术几乎适用于所有低温系统，因此可为航天发射和卫星系统以及月球、半月和火星任务应用带来益处。