2022-12-01 17:59

飞机发动机能用氢气驱动吗?最近的地面试验显示了良好的效果

英国飞机发动机制造商劳斯莱斯和廉价航空公司易捷航空本周宣布,他们已经成功地使用100%的氢燃料为现代飞机发动机提供动力。测试是在英国的一个军事设施进行的,发动机保持在地面上静止不动。

由于航空业目前产生的碳排放量约占全球的2%,因此有充分的理由开发一种更环保的飞机燃料方式。劳斯莱斯(航空航天和国防承包商,而不是宝马旗下同名的汽车品牌)希望氢能提供未来继续销售其涡扇发动机和其他发动机所需的答案。

大多数飞机发动机使用的是以煤油为基础的航空燃料。对气候来说不幸的是,这是一种燃烧时会释放二氧化碳的化石燃料。一些航空公司混合了与煤油化学性质相同的可持续航空燃料(SAFs),尽管它是由使用过的食用油、食物残渣和玉米秸秆(收割后玉米棒子的残留物)等可再生原料制成的。尽管如此,由于SAFs在化学成分上与煤油相同,它们在燃烧时释放出同样多的二氧化碳——好处只是生产过程可能更环保。

氢提供了一个潜在的更好的选择,因为它不含碳。当它燃烧时,主要的副产品是水蒸气(尽管仍然有一些污染物,如氧化亚氮)。只要氢气是通过风能、海浪或其他可再生形式的电力产生的,它就可以合法地成为碳中和燃料。在这次测试中,劳斯莱斯使用了来自奥克尼群岛欧洲海洋能源中心的“绿色氢气”。它是利用潮汐能生产的,而不是从甲烷气体中重新合成的。

氢可能以两种不同的方式为飞机提供动力:作为发电燃料电池的燃料来源,为电动机提供动力,或者直接燃烧。罗尔斯•罗伊斯和易捷航空采用了第二种方法,使用罗尔斯•罗伊斯AE 2100-A支线飞机发动机,该发动机经过改装,可以燃烧氢气而不是航空燃料。鉴于这次试验的成功,他们计划使用劳斯莱斯珍珠15喷气发动机进行全面地面试验,并最终使用民用航空发动机进行飞行试验。

当然,氢气也有它自己的问题。它的能量密度比煤油低得多,所以飞机必须携带更多的燃料才能飞同样的距离。温度在- 423°F(- 253°C)以上时,它也是一种气体,这使得储存它更具挑战性。对于劳斯莱斯的测试引擎,它被压缩到200巴(大约是汽车典型轮胎压力的100倍)。这大大提高了它在短途航班上的可行性,而不是跨洋和其他长途航线。

尽管如此,仍有迹象表明,氢在航空领域有广阔的前景——特别是在航空业努力在2050年实现碳中和的情况下。易捷航空首席执行官约翰·朗格伦在新闻稿中称这是“向前迈出的一大步”。同样,劳斯莱斯首席技术官Grazia Vittadini表示:“氢气测试的成功是一个令人兴奋的里程碑……我们正在探索氢气的零碳可能性,这可能有助于重塑飞行的未来。”

劳斯莱斯并不是唯一一家探索氢燃料的航空公司。空客公司计划在2026年前推出一架搭载氢燃料发动机的A380飞机。欧盟希望,到2035年,短程飞行将成为可能,到2050年,欧洲40%的航班将由氢气提供动力。

但毫无疑问的是:无论劳斯莱斯和易捷航空的测试有多成功,我们距离大量使用氢动力飞机还有很长的路要走。