空客“脱碳”推新型氢动力发动机 A380成飞行测试平台

本报记者王潇雨 北京报道

当航空运输业在迫近的“脱碳”目标下仍在可再生能源、电力或者太阳能等短期内都无法完全接替传统能源撑起整个行业运营的诸多方案中犹疑之际，欧洲空中客车公司（下称“空客”）已经下定决心把未来交给一种简单而又无处不在的元素——氢。

空客在2月22日与美国通用电气和法国赛峰飞机发动机建立的合资企业CFM国际公司签署了一项合作协议，将通过对使用传统能源的航空发动机进行改造之后，可以采用氢燃料作为动力，进而打造一套以液态氢为基础的全新航空动力系统。

路径选择

在2020年提出ZEROe概念作为零排放商用飞机解决方案之后，空客开始真正将这个项目从纸面向现实中推进。按照此前推出的方案，将基于目前传统的喷气式客机、涡桨客机以及翼身融合概念机构型打造一组完全使用氢燃料作为动力的新一代商用飞机的产品组合。

而作为这个计划最为核心的动力系统方案，CFM国际将通过对通用电气航空出产的PassportTM发动机的燃烧室、燃料系统和控制系统进行改造来建立一套动力系统。

这款发动机在美国组装，按照参与该项目的几位相关人士2月22日通过线上接受包括《华夏时报》在内媒体采访时透露的消息表明，合作相关方认为这款发动机因其物理尺寸、先进的涡轮机械和燃油流动能力而被该项目所选用。

通用电气方面人士表示，Passport发动机核心机代表了最新的商用涡扇发动机技术，同时要比目前CFM国际公司的主力产品LEAP系列更小、更轻，这样就不需要对测试平台进行大的结构改动。

空客首席技术官Sabine Klauke在22日晚间举行的在线媒体会对包括《华夏时报》在内媒体所透露，该示范项目将使用一架A380测试飞机作为飞行测试平台，配备由空客在德国不莱梅、法国南特以及西班牙马德里的研究机构研发的燃料存储罐，可以在零下250摄氏度条件下存储400公斤液态氢，“足够为一家真正的飞机提供具有实际意义的示范。”空客还将负责制定对氢推进系统的要求，监督飞行测试等工作。

根据在线媒体会上发布的相关概念视频和图片显示，测试用的发动机将安装在A380机身段侧后方顶端的一个挂架上，并与安置于机舱后段内部下方的的四个燃料罐相连。这样就可以在飞行中模拟发动机真实工作的环境和状态来进行测试工作。

这架A380原型机一直作为空客进行飞行等相关技术测试的平台，作为一架拥有双层甲板的超大型客机，其优势在于拥有充裕的内部空间可以安置测试设备和技术人员。

按照Sabine Klauke的说法，将测试发动机安装在后机身顶部，与A380的四个涡轮风扇分开，将更容易测量其排放，同时通过一个新的氰化氢燃料分配系统，使发动机和燃料罐的连接更简单。

CFM与空中客车均希望兑现他们在2021年10月签署“航空运输行动小组”目标文件时做出的承诺，即通过按照既定时间表，开发和测试实现零排放飞机所必需的技术，到2050年实现航空业净零碳排放的目标。

Sabine Klauke透露，经过改造的A380飞行测试平台将在2026年底前首飞，而空客也将在2027年之前从目前公布的零排放客机方案中做出选择，目前看来载客量在100-200人，航程1000-2000海里的方案将是优先的选项。

系统性变化

作为一种在自然界中分布广泛的元素，氢在燃烧过程中不会产生二氧化碳，并且燃烧后的生成物是水，因此完美符合减排所需要的一切条件。

但相比传统燃料，“驾驭”氢作为新的动力之源又需要在现有的技术架构上做出诸多变化，以适应氢能源转化过程中的诸多新特性。

按照通用电气航空集团方面的说法，飞机上存储空间狭小，要将氢作为动力，首先要在零下253摄氏度的超低温下进行液化储存，燃烧前又需要进行气化。这意味着，发动机的一些组成部分需要能够承受高达815度的温差。

同时，氢的燃烧温度要高于传统喷气燃料，因此，发动机的燃烧室和涡轮部件需承受更高温度，进而需要在材料、涂层、冷却技术等方面进行创新。

“低热量燃料分配系统将需要新的泵、管道、密封件和材料，”赛峰飞机发动机公司工程、研究和技术负责人Michel Brioude在线交流时对包括《华夏时报》在内的媒体表示，“液态氢会被转化为气体，通过一个新的热交换器注入到发动机的燃烧室中，其温差和压力比传统的飞机系统更高。”

通用电气航空集团工程副总裁Mohamed Ali则表示，氢气的燃烧速度也比喷气燃料快10倍，这将需要新技术来控制火焰和稳定燃烧，而氢气比传统燃料燃烧温度更高，更高的温度会产生更多的氮氧化物，我们将利用经验来尽量减少氮氧化物。

通用电气航空集团方面表示，其在氢动力方面已经积累了相当丰富的经验。已经有100多个机组使用氢燃料等低热量单位燃料，在氢动力方面积累了超过800万小时的运行经验，其中包括航改式发动机。此外，通用电气研究所还具备世界一流的燃烧测试设施。

空客美国公司董事长兼首席执行官Jeffrey Knittel在22日举行的在线沟通会上表示，空客已经与包括新西兰航空、易捷航空及北欧航空等企业合作开始研发氢动力飞机，而作为对与目前传统航空燃油完全不同的能源，在对发动机和飞机进行改造的同时，也需要对包括机场、燃料存储以及供应等一整套系统进行改造，以适应这个颠覆性的变化。

在不久前结束的新加坡航展上，空客、樟宜机场集团、新加坡民航局（CAAS）和能源工程公司林德签署了一项合作协议，研究在新加坡建设一个氢能源枢纽装置。

参与此项计划的四方将共同进行市场分析和预测，并对氢燃料在航空业应用以及技术和商业化进行可行性评估。按照机场方面的说法，在项目早期参与研究新的机型以及供应保障基础设施等方面与机场的适应性是非常重要的一步。

按照空客方面的说法，其还与包括法国、意大利以及韩国等地的机场运营商合作，开发适合氢燃料飞机运营所需的基础设施，同时还与氢能源生产商等进行相关的合作。

责任编辑：黄兴利 主编：寒丰

标签： a380 华夏时报