全球视点！液氢飞机续航5000公里！航空业碳减排要靠它！

初创企业和大型航空公司都在瞄准氢燃料飞机这一领域。航空运输业2019年的总碳排放量占全球交通运输行业碳排放量的10%，占全球碳排放总量约2%。虽然不是碳排放大户，但航空业却是降碳“困难户”。预计2019年到2050年航班数量年均增长将达3.1% 。航空业如果不想办法碳减排，控制全球升温计划肯定要打水漂。然而让飞机控制碳排放，只有从燃料角度出发。氢能飞机成为航空业碳减排的主要抓手。

这架19座的Dornier 228螺旋桨飞机在1月天空中起飞，乍一看这似乎很普通。然而，旋转其左螺旋桨的一个2兆瓦的电动机，是由两个氢燃料电池驱动的，右侧则使用了标准煤油发动机，这是迄今为止最大的氢燃料飞机。加州初创公司ZeroAvia的创始人兼首席执行官Val Miftakhov称这是“可持续航空发展的历史性一天（historical day for sustainable aviation）”。ZeroAvia在英国格洛斯特郡进行了10分钟的试飞。

(资料图片)

总部位于洛杉矶的Universal Hydrogen公司计划在2月底前测试一架50座氢动力飞机。两家公司都承诺在2025年前进行改装涡轮螺旋桨飞机的商业飞行。法国航空巨头Airbus公司计划在2026年对其标志性的A380客机进行示范飞行，该飞机将使用氢燃料电池，并直接在发动机中燃烧氢气。同时，Rolls Royce也在燃烧纯氢的飞机发动机上取得了进展。

氢动力飞机起源甚早

航空业约占全球碳排放量的2.5%，已承诺到2050年实现净零排放。要达到这一目标，需要多条路线共同推进，包括可持续燃料、混合动力发动机和电池飞机。

氢气是另一种潜在的途径。无论是用于在燃料电池中发电，还是在发动机中燃烧，它都与氧气结合以释放水蒸气。如果绿色氢在卡车和船舶上推广，它可能是一种低成本的燃料，而不存在电池的环境问题。

美国、前苏联等国早在20世纪50年代就开展了氢燃料飞机的试验，主要用于军机和无人机。1955年，美国在B-57B上开展了液氢燃料的试验飞行；1988年，前苏联在图-155的三个发动机中的一个使用氢燃料驱动；2004年，美国在X-43A超高速飞机的超燃发动机使用了氢燃料；2012年波音的“幻影眼”无人机使用液氢作为能源开展试飞。

随着技术发展与商用航空减排的要求，面向商用航空的氢动力技术开始得到关注。2020年，空客公布了三款ZEROe 氢动力概念机，目标是在2035年前开发出全球首款零碳排放商用飞机。

三款ZEROe 氢动力概念机分别是使用涡轮风扇发动机的1号概念机、使用涡轮螺旋桨发动机的2号概念机以及混合翼（BWB）3号概念机，其中使用涡轮风扇发动机的1号概念机使用两个混合氢涡轮风扇发动机提供推力，其液氢储存与分配系统位于压力舱壁后；使用涡轮螺旋桨发动机的2号概念机由两个混合氢涡轮螺旋桨发动机驱动八叶螺旋桨提供推力，其液氢储存与分配系统同样位于压力舱壁后；混合翼（BWB）3号概念机超宽的内部空间则为氢的储存与分配提供了多种选择，其液氢储存罐存放在机翼下方，两个混合氢涡轮风扇发动机为其提供推力。

全球氢动力飞机技术进展

2022年，全球航空发动机领域在各种压力之下，依然在不断达成新成就，各家航发制造商在着力提升航空动力系统能力的同时，也在不断探索新的方向。

GE Passport发动机改进型

2022年2月，空客和CFM公司宣布对GE Passport发动机进行飞行测试。该型发动机经过改装后，可以直接使用氢燃料。

2022年12月，ZeroAvia公司旗下的多尼尔228（Dornier　228）飞机换装了氢电动力系统，在经过大量地面测试活动和对整个开发计划的严格审查后，这款飞机已取得英国民航局（CAA）的飞行许可。并于今年1月进行了试飞。

首款使用氢燃料的现有航空发动机

2022年11月29日，英国罗罗公司与易捷航空合作完成全球首次采用氢燃料的现有航空发动机试车，此次测试被媒体评论为“朝着证明氢气可以成为未来零碳航空燃料迈出的重要一步”。

2022年，欧盟旗下的欧洲“清洁航空”计划（Clean Aviation）工作组宣布，其资助的“包含混合动力的可持续注水涡扇发动机项目”（SWITCH）将开发一种新颖的推进概念，该概念由两种革命性的协同技术构成：水增强涡扇（WET）和混合动力推进。

可持续注水涡扇发动机

2022年，雷神技术公司宣布其旗下一款支线混合动力飞行验证机的发动机已经完成首次运行，这为未来验证机的飞行测试奠定了坚实的基础。据悉，飞行测试计划于2024年开始。

使用雷神技术发动机的混合动力飞机

除此以外，美国ZeroAvia公司的HyFlyer II是目前起飞重量最大的氢燃料电池飞机，巡航功率150kW，ZeroAvia公司已经得到三千万美元的融资，主要用来研发5兆瓦的氢电动力系统开发技术，设计增加载荷参数，在2026年研发氢电飞机并投入运营；这款飞机的设计座位为40到80个座位，看来是一种小型的飞机了，体积应该也不会太大，氢电飞机航程为700英里左右，需要进行氢燃料的补给，目前在研发阶段也想办法能增加航程和续航里程。

还有种使用氢电动力的Element One“一号元素”飞机，是为城市航班设计的支线飞机，动力是比纯电动力更强大。

Element One会把氢燃料电池和电能推进飞机的动力系统，还能使用压缩储存的气态氢燃料，续航能力目前是500公里左右，如果携带液态氢能续航达到5000公里！

德国DLR在开展1.5MW级燃料电池的研究，可用于小型支线客机；ATR公司成立了为ATR 42/72支线客机配备低排放混合动力系统的ATR EVO项目，通用氢公司正在开发液氢储存和分配系统，计划在2025年对ATR 72进行氢燃料电池混合动力改装。

关键词： 氢燃料电池