2月25日空中客車公司建造飛行試驗(yàn)臺(tái)以評(píng)估氫燃燒噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

空中客車公司與 CFM International(GE 和賽峰飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)公司的合資公司)合作，正在開發(fā)一種名為 ZEROe 演示器的 A380 飛行試驗(yàn)臺(tái)，以研究如何使用氫燃燒為渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。

從環(huán)境的角度來看，氫氣是航空航天領(lǐng)域傳統(tǒng)噴氣航空燃料的一種有吸引力的替代品，該航空業(yè)已承諾到 2050 年實(shí)現(xiàn)無碳化。其氣態(tài)形式幾乎與天然氣一樣易于處理，易于燃燒且相對(duì)清潔，只留下水和比煤油少 90% 的氮氧化物排放。

從表面上看，它似乎是一個(gè)理想的替代品，但仔細(xì)觀察表明，在我們看到燃燒氫的噴氣式客機(jī)滑行到登機(jī)口之前，還有很長(zhǎng)的路要走。例如，很容易說它消除了令人討厭的化石燃料，但工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的大部分氫氣來自通過蒸汽-甲烷過程的石油。因此，使用氫作為綠色燃料將意味著生產(chǎn)向生物質(zhì)或使用非化石燃料能源電解水等替代品的巨大轉(zhuǎn)變，而這種轉(zhuǎn)變將帶來所有基礎(chǔ)設(shè)施問題。

如果這還不夠，氫還有其他問題。雖然它的比能量是煤油的 2.5 倍，但它的能量密度要低得多，體積卻是煤油的 4 倍。這意味著氫燃料與傳統(tǒng)燃料的一對(duì)一交換將意味著飛機(jī)只能飛四分之一遠(yuǎn)。

為了抵消這一點(diǎn)，必須將氫氣轉(zhuǎn)化為低溫狀態(tài)，在 -420°F (-250°C) 溫度下將其轉(zhuǎn)化為液體，這將需要將其裝入特殊絕緣的罐中，這將是四倍和現(xiàn)在的坦克一樣大。這將需要具有球狀外觀的飛機(jī)，或者設(shè)計(jì)為機(jī)翼和機(jī)身融合為一體的混合機(jī)身。

這引入了它自己的問題，因?yàn)檫@些氫飛機(jī)將具有更大的表面積與體積比，這意味著更大的空氣動(dòng)力阻力和降低的燃油效率。然而，氫氣將比傳統(tǒng)燃料更輕，這將帶來權(quán)衡。

另一種選擇可能是簡(jiǎn)單地生活在較短的范圍內(nèi)，但這是一個(gè)問題，因?yàn)樯a(chǎn)和處理低溫氫非常危險(xiǎn)且昂貴，因此最好在任何給定路線上盡可能少地需要加油站。

另一方面，有可能設(shè)計(jì)出保留大部分傳統(tǒng)控制系統(tǒng)和基本噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)配置的氫動(dòng)力飛機(jī)，因此認(rèn)證不會(huì)構(gòu)成全新飛機(jī)類別所帶來的主要問題。

此外，在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中使用氫氣并不是一個(gè)新想法。1937 年制造的第一臺(tái)德國噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)使用氫氣進(jìn)行地面測(cè)試，1957 年，一架馬丁 B-57B 堪培拉轟炸機(jī)在氫氣上飛行了 20 分鐘。從那時(shí)起，已經(jīng)有許多研究使用氫氣作為噴氣式飛機(jī)的替代形式燃料。許多汽車制造商也在探索氫內(nèi)燃機(jī)為更接近地面的車輛提供動(dòng)力的潛力。

現(xiàn)在，空中客車公司和 CFM International 正在開發(fā)氫噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的演示機(jī)，預(yù)計(jì)該發(fā)動(dòng)機(jī)將在未來幾年內(nèi)試飛，并可能在 2035 年之前引入零排放飛機(jī)。

根據(jù)新協(xié)議，空中客車公司將提供一架 A380 飛機(jī)，用于改裝成 ZEROe 演示飛行試驗(yàn)臺(tái)，并在機(jī)身尾部安裝氫氣罐，并將確定測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)要求，該發(fā)動(dòng)機(jī)將是 GE Passport 渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，其燃燒室經(jīng)過改裝。 CFM 燃燒氫氣。

新發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)為使用傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的 A380 提供動(dòng)力。相反，氫發(fā)動(dòng)機(jī)將安裝在機(jī)身朝向船尾。這將使工程師能夠在巡航模式下監(jiān)測(cè)氫發(fā)動(dòng)機(jī)的排放，而不會(huì)受到安裝在機(jī)翼下方的發(fā)動(dòng)機(jī)的干擾。

“這是自 2020 年 9 月推出我們的 ZEROe 概念以來，空客為開啟氫動(dòng)力飛行新時(shí)代而邁出的最重要的一步，”空客首席技術(shù)官薩賓·克勞克 (Sabine Klauke) 表示。“通過利用美國和歐洲發(fā)動(dòng)機(jī)制造商的專業(yè)知識(shí)在氫燃燒技術(shù)方面取得進(jìn)展，這種國際伙伴關(guān)系發(fā)出了一個(gè)明確的信息，即我們的行業(yè)致力于實(shí)現(xiàn)零排放飛行。”