Переход авиации на водородные топливные элементы выявил инженерную задачу, которая способна заметно повлиять на конструкцию будущих самолётов. Электрохимическая силовая установка производит не только электричество, но и значительное количество тепла, а привычного для реактивного двигателя потока горячих выхлопных газов, уносящего часть энергии наружу, здесь нет. Поэтому разработчикам приходится фактически проектировать отдельную мощную систему охлаждения.

Одним из проектов, где эту проблему решают уже на уровне реального самолёта, стал шестиместный водородно-электрический Beyond Aero ONE с заявленной дальностью до 800 морских миль, или примерно 1500 км. В сентябре 2026 года Beyond Aero и TAT Technologies объявили о сотрудничестве: в конструкцию ONE интегрируется система Universal Cooling System (UCS), рассчитанная на тепловые нагрузки перспективных электрических и водородных силовых установок.

Высокий КПД не избавляет от огромного количества тепла

В основе силовой установки ONE находятся низкотемпературные топливные элементы типа PEM — Proton Exchange Membrane. В них водород вступает в электрохимическую реакцию с кислородом, в результате которой вырабатывается электрическая энергия, а побочными продуктами становятся вода и тепло.

Топливные элементы эффективнее традиционных тепловых двигателей, однако это не означает, что проблема нагрева исчезает.

По оценке Beyond Aero, при получении примерно 1 МВт полезной мощности системе может потребоваться рассеивать тепловую мощность сопоставимого порядка. Для авиации, где масса, габариты и аэродинамическое сопротивление имеют критическое значение, организация такого теплоотвода становится серьёзной конструкторской задачей.

У традиционного реактивного двигателя значительная часть тепловой энергии естественным образом покидает силовую установку вместе с потоком горячих газов. У самолёта на топливных элементах такого механизма нет, поэтому тепло необходимо собирать и выводить принудительно.

Радиаторы нельзя просто сделать больше

На первый взгляд решение кажется очевидным: установить крупные теплообменники и обеспечить их достаточным потоком воздуха. Но для самолёта такой подход быстро создаёт новую проблему.

Чем больше площадь радиаторов и воздухозаборников, тем выше масса конструкции и аэродинамическое сопротивление. Увеличив сопротивление, инженеры повышают энергопотребление самолёта и тем самым сокращают дальность полёта.

Получается замкнутая инженерная задача: охлаждение необходимо для эффективной работы топливных элементов, но сама система охлаждения не должна отнимать значительную часть полученного выигрыша.

Именно поэтому Beyond Aero рассматривает терморегулирование не как отдельный вспомогательный агрегат, а как одну из ключевых составляющих архитектуры всего самолёта.

TAT Technologies разработает систему охлаждения для ONE

В сентябре Beyond Aero привлекла к проекту TAT Technologies, специализирующуюся на авиационных системах терморегулирования.

В конструкцию ONE планируется интегрировать разработанную TAT систему Universal Cooling System (UCS). Производитель описывает её как масштабируемую комплексную архитектуру, рассчитанную на ограничения по размерам и массе, характерные для электрической и водородно-электрической авиации.

Фактически охлаждение здесь становится частью проектирования силовой установки и планера одновременно. Необходимо обеспечить достаточный воздушный поток через теплообменники, но при этом сохранить приемлемую аэродинамику.

Это одна из причин, по которой водородно-электрический самолёт необязательно будет выглядеть как обычный бизнес-джет, у которого просто заменили двигатели.

На высоте возникает ещё одна проблема — нехватка воздуха

Охлаждением сложности не ограничиваются. Топливным элементам для реакции необходим не только водород, но и кислород.

По мере набора высоты плотность воздуха уменьшается. Следовательно, для поддержания необходимой мощности через топливные элементы требуется прокачивать достаточную массу воздуха даже в разреженной атмосфере.

Beyond Aero предусматривает использование компрессоров, обеспечивающих необходимый воздушный поток. Ранее компания называла необходимость крупных компрессоров ещё одной особенностью, которую приходится учитывать при компоновке водородной силовой установки.

Таким образом, инженерам одновременно приходится решать несколько связанных задач: обеспечить топливные элементы водородом и кислородом, отвести выделяемое ими тепло и при этом удержать массу и аэродинамическое сопротивление в допустимых пределах.

Вместо жидкого водорода выбрали газ под давлением 700 бар

Необычная компоновка ONE связана и с выбранным способом хранения топлива.

Beyond Aero решила на первом этапе отказаться от криогенного жидкого водорода. Вместо него самолёт рассчитан на газообразный водород под давлением 700 бар, то есть примерно 700 атмосфер.

Жидкий водород обладает преимуществами с точки зрения плотности хранения, однако требует поддержания чрезвычайно низкой температуры и соответствующей криогенной инфраструктуры.

Газообразный вариант упрощает некоторые аспекты эксплуатации и позволяет ориентироваться на существующую и развивающуюся инфраструктуру водородной заправки. Beyond Aero также рассчитывает таким образом избежать части сложностей, связанных с внедрением криогенного хранения на раннем этапе эксплуатации самолёта.

Обратная сторона решения — большие и прочные баллоны высокого давления.

Водородные баки вынесли за пределы фюзеляжа

Инженеры Beyond Aero разместили баллоны с водородом снаружи, над крылом. Такая компоновка, помимо прочего, облегчает естественную вентиляцию и учитывает требования к заправке.

Это хорошо показывает, насколько сильно тип энергоносителя способен изменить весь самолёт.

В традиционной авиации топливо удобно размещается внутри крыльев и других элементов конструкции. С водородом такой подход значительно сложнее: газовые баллоны высокого давления имеют собственные требования к форме, прочности, безопасности и расположению.

Поэтому водородный самолёт приходится проектировать вокруг его энергетической системы, а не просто устанавливать новую силовую установку в существующий планер.

ONE уже заметно изменился в процессе разработки

Нынешний облик самолёта также отличается от более ранних вариантов проекта.

После завершения предварительного проектирования Beyond Aero перешла к конфигурации с двумя толкающими винтами вместо ранее рассматривавшихся канальных вентиляторов. В марте 2026 года компания завершила Preliminary Design Review (PDR) и перевела программу в фазу детального проектирования.

На этом этапе разработчики подтвердили возможность совместной интеграции основных систем: хранения водорода, топливных элементов, электрической силовой установки, охлаждения и систем безопасности.

Аэродинамические решения проверялись не только компьютерным моделированием, но и испытаниями в аэродинамической трубе. По информации разработчика, физические испытания подтвердили основные расчётные характеристики выбранной компоновки.

Шесть пассажиров и около 1500 километров без аккумуляторной батареи как основного источника энергии

Beyond Aero рассчитывает создать бизнес-самолёт для шести пассажиров с дальностью до 800 морских миль — примерно 1500 км. Компания утверждает, что это приблизительно в пять раз больше дальности сопоставимых полностью аккумуляторных самолётов.

Именно здесь проявляется одно из потенциальных преимуществ водорода. Для авиации аккумуляторы остаются тяжёлыми относительно запасаемой энергии, особенно когда речь идёт о полётах на сотни и тысячи километров.

Водородные топливные элементы позволяют вырабатывать электричество непосредственно на борту, питая электродвигатели без необходимости перевозить огромную тяговую батарею.

Однако вместо проблемы массы аккумуляторов появляются другие сложности — объёмные водородные резервуары, компрессоры, топливные элементы и мощная система терморегулирования.

До серийного самолёта ещё далеко

Проект ONE уже вышел за пределы первоначальной концепции, но до коммерческой эксплуатации ему предстоит пройти длительный путь.

После завершения PDR разработчики занимаются детальным проектированием, инженерной проверкой интегрированных систем и подготовкой программы дальнейших испытаний. Самолёт создаётся с ориентацией на требования транспортной категории EASA CS-25 и FAA Part 25. Beyond Aero также взаимодействует с европейским авиационным регулятором по вопросам сертификации водородной силовой установки.

Поэтому нынешняя конфигурация ещё не означает, что именно в таком виде ONE обязательно доберётся до серийного производства.

Водород меняет не только двигатель, но и весь самолёт

Опыт Beyond Aero хорошо демонстрирует одну из главных особенностей перехода авиации на альтернативные источники энергии. Заменить керосиновый двигатель топливным элементом и электромотором недостаточно.

Водород требует одновременно пересмотреть хранение топлива, охлаждение, подачу воздуха, расположение силовых агрегатов и аэродинамику планера. Даже преимущество топливных элементов в эффективности порождает собственную проблему: остаточное тепло необходимо эффективно удалить, не заплатив за это чрезмерной массой и сопротивлением воздуха.

Поэтому будущая водородная авиация может отличаться от привычных самолётов куда сильнее, чем кажется сегодня. И характерные внешние элементы таких машин — необычные воздухозаборники, теплообменники и вынесенные водородные резервуары — могут оказаться не дизайнерским экспериментом, а прямым следствием физики новой силовой установки.