2月22日，空中客車與CFM國際公司簽署協(xié)議，雙方將于2025年前后啟動(dòng)一項(xiàng)氫動(dòng)力演示項(xiàng)目。

該項(xiàng)目旨在對(duì)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行地面測(cè)試和試飛，為零排放飛機(jī)在2035年以前投入服役做好準(zhǔn)備。該項(xiàng)目將使用一架A380（MSN1）作為試飛平臺(tái)，搭載由空客研發(fā)的液氫罐，并在巡航階段對(duì)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試?？湛瓦€將負(fù)責(zé)制定對(duì)氫推進(jìn)系統(tǒng)的要求，并監(jiān)督試飛過程。

氫燃料測(cè)試即將進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段

這架A380機(jī)身內(nèi)將安裝4個(gè)液氫罐，共攜帶400千克液氫，并配備可將氫燃料輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料分配系統(tǒng)。飛機(jī)駕駛艙中，將安裝額外的推力控制系統(tǒng)和用于監(jiān)控性能的專用顯示器，以管理氫發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。機(jī)上還將安裝收集數(shù)據(jù)的傳感器，相關(guān)數(shù)據(jù)可傳回地面。這架A380計(jì)劃在2026年開始試飛。

氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)采用GE Passport發(fā)動(dòng)機(jī)改裝而來，將針對(duì)氫燃料改造燃燒室、燃料系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。它將被安裝在A380的后機(jī)身段，以便對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排放（包括尾跡）進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)，可以與飛機(jī)本身的發(fā)動(dòng)機(jī)排放進(jìn)行對(duì)比。

監(jiān)測(cè)目標(biāo)包括氮氧化物和水蒸氣的排放量。氫燃料產(chǎn)生的水蒸氣是傳統(tǒng)碳?xì)淙剂系娜?，因此飛行中將收集相關(guān)數(shù)據(jù)，以表征不同大氣條件對(duì)凝結(jié)尾跡形成的影響。

低溫的氫燃料分配系統(tǒng)將需要新研發(fā)的燃料泵、管道、密封件和材料，還需要新型熱交換器，將液氫轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氫。該熱交換器比傳統(tǒng)的飛機(jī)熱交換器具有更高的溫差和壓力。

氫氣的燃燒速度比噴氣燃料快10倍，因此這將需要新技術(shù)來控制火焰并穩(wěn)定燃燒。因此在高空對(duì)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行點(diǎn)火將是A380飛行測(cè)試的關(guān)鍵項(xiàng)目之一。

氫氣的燃料比碳?xì)淙剂系臏囟雀撸虼?，改進(jìn)過的Passport發(fā)動(dòng)機(jī)將需要新材料和涂層，燃燒室渦輪的冷卻機(jī)制也需要重新設(shè)計(jì)。此外，更高的溫度會(huì)產(chǎn)生更多的氮氧化物，因此試飛將研究如何最大限度地減少其排放。

對(duì)于CFM來說，氫燃料的相關(guān)的工作隸屬于該公司的RISE計(jì)劃。該計(jì)劃于2021年6月啟動(dòng)，旨在展示一套用于未來超高效動(dòng)力裝置的技術(shù)，包括開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)等。雖然RISE計(jì)劃面向凈零碳排放，并不是完全針對(duì)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，但CFM將氫能視為未來碳減排的必要路線之一，因此他們提前介入，使未來飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)能夠使用SAF和氫。

CFM與空客均希望落實(shí)他們?cè)?021年10月簽署的“航空運(yùn)輸行動(dòng)小組”目標(biāo)文件，即通過按照既定時(shí)間表，開發(fā)和測(cè)試零排放飛機(jī)技術(shù)，致力于實(shí)現(xiàn)2050年實(shí)現(xiàn)航空業(yè)凈零碳排放的目標(biāo)。

空客在氫能方面的研究

2020年6月，法國和德國政府都實(shí)施了大規(guī)模的航空工業(yè)救助計(jì)劃，同時(shí)兼顧艱巨的環(huán)保任務(wù)。通過18個(gè)月的努力，歐洲航空業(yè)已經(jīng)普遍認(rèn)為氫將成為未來大多數(shù)商用飛機(jī)的燃料。

為實(shí)現(xiàn)2035年服役的目標(biāo)，空客正在研究至少4種概念架構(gòu)。2020年9月，空客以“ZEROe”命名了3款概念機(jī)，其中2款采用傳統(tǒng)的“圓筒機(jī)身+機(jī)翼”設(shè)計(jì)，使用渦槳或渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，第3款采用翼身混合布局。這3款飛機(jī)的都采用氫作為渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，并帶有電力驅(qū)動(dòng)功能。2020年末，空客推出的第4款氫動(dòng)力概念機(jī)，使用燃料電池為動(dòng)力。

空客在2020年9月推出的ZEROe的翼身融合體構(gòu)型。

在上述幾種構(gòu)型中，翼身融合體概念可能是最具創(chuàng)新性和最具未來感的。因?yàn)檫@種構(gòu)型具有更大的內(nèi)部空間，因此特別適合應(yīng)用氫能動(dòng)力。在剛剛結(jié)束的新加坡航展上，空客就展示了翼身融合體概念的最新模型，這個(gè)模型與空客在2020年9月發(fā)布的ZEROe翼身融合體概念有所不同。

在2022年的新加坡航展上，空客推出的改進(jìn)版翼身融合體模型，其發(fā)動(dòng)機(jī)布局和機(jī)翼細(xì)節(jié)有所變化。

在2020年9月空客正式發(fā)布ZEROe概念時(shí)，當(dāng)時(shí)該翼身融合體采用了沿后緣的分布式混合電力推進(jìn)系統(tǒng)。而在新加坡，新模型則采用兩臺(tái)外置雙發(fā)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，更類似于空客在2019年推出的BWB模型。這個(gè)BWB模型稱為Maveric，主要用于驗(yàn)證飛翼布局的控制系統(tǒng)和機(jī)場(chǎng)兼容性的問題，采用了外置雙發(fā)布局。

2018年新加坡航展空客的Maveric模型。

當(dāng)然，空客也明白，這樣的構(gòu)型實(shí)現(xiàn)的難度很大。雖然有利于儲(chǔ)氫，但需要改變飛機(jī)現(xiàn)已高度成熟的結(jié)構(gòu)，這對(duì)于認(rèn)證和運(yùn)營(yíng)不利，因此，不太可能成為氫動(dòng)力飛機(jī)的首種構(gòu)型。

另一個(gè)挑戰(zhàn)可能涉及氫能的直接運(yùn)營(yíng)成本，采用這種方式會(huì)真有商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力嗎？空客并沒有隱瞞氫能在早期運(yùn)營(yíng)階段不經(jīng)濟(jì)的實(shí)際情況，并主張政府進(jìn)行補(bǔ)助以幫助氫能的應(yīng)用推廣。對(duì)此，空客CEO傅里曾明確表示，未來很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，遠(yuǎn)程寬體機(jī)都需要使用可持續(xù)航空燃料（SAF），當(dāng)航程和飛機(jī)尺寸增加時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)復(fù)雜性也會(huì)螺旋上升。所以，氫能在大型飛機(jī)上的應(yīng)用還需要時(shí)間。

從全球角度來看，空客表示需要對(duì)此類新技術(shù)進(jìn)行國際監(jiān)管，避免飛機(jī)只能在世界某個(gè)特定地區(qū)銷售的情況，而這需要國際民航組織（ICAO）制定行業(yè)規(guī)則。

關(guān)鍵詞： 發(fā)動(dòng)機(jī)的