羅羅實現氫能源驅動航空發動機，新能源進入“淘汰賽”階段？

11月29日，英國航空發動機制造商羅羅公司，成功使用氫能源驅動現代航空飛機發動機。

這或許意味著，實用化的氫動力飛機發動機真的將要來了。

可持續航空燃料或將被氫取代

隨著能源問題日益突出，氫能作為一種清潔、高效、安全的新型能源，被證實可以在航空航天領域得到廣泛應用。

而羅羅公司首臺以氫能為燃料的現代飛機發動機投入測試，使其在航空領域的應用取得了突破性進步。

眾所周知，氫氣的能量密度幾乎是柴油或汽油的三倍，但需要冷卻至-253°C以保持液態。這給飛機燃料箱設計帶來了不小的挑戰。

而隨著空客在11月完成首個低溫氫燃料箱原型的設計，這一重要難題終于得到突破。空客也預計使用氫燃料的飛行測試將在2026年至2028年間開始。

目前，航空運輸業的排放量占全球總量的2%。雖然SAF的產量逐年增加，頗受航空公司的青睞，但只能減少80%的碳排放。

在各項研究后，行業內正在認識到，要想真的實現航空業凈零排放，氫能源動力或許是目前最優的選擇。

使用氫能燃料所產生的二氧化碳可忽略不計，在燃燒或用于燃料電池時也不會產生任何二氧化碳。其次SAF價格過高，比傳統的燃料貴2~6倍。雖然SAF產量逐年增加，但其目前只能滿足航空業不到0.1%的需求。長期使用SAF在成本上會削弱航空公司的競爭力。

根據歐洲氣候智庫能源轉型委員會的一項研究，如果氫燃料到2035年實現商業化，到2050年可能會占據32%的航空燃料市場份額。

英國零碳排放商業航空旅行研究機構FlyZero得出結論，綠色氫氣是零碳排放飛行的最佳燃料，可以為一架載有280名乘客的大型飛機提供動力，進行洲際飛行。

航空制造業領先探索氫動力

在歐洲主導的凈零碳排放目標下，歐洲空客公司率先嗅到了氫能的未來前景。2020年9月，空客公司商宣布將在五年內推出商業上可行的氫動力概念飛機ZEROe。該項目還得到了法國、西班牙和德國政府等大股東的支持。

“ZEROe”包括三款概念機：

1渦扇發動機

一款采用渦扇發動機的設計方案（搭載120~200名乘客），航程超過2000海里，能夠進行洲際飛行，由可使用氫的改型燃氣渦輪發動機提供動力。

2“翼身融合”

一款采用“翼身融合”的設計方案（最多搭載200名乘客），航程與渦扇概念機相似。超寬的機身為氫氣的儲存和輸送，以及客艙布局提供了多種選擇。

3渦槳發動機

另一款采用渦槳發動機的飛機（最多搭載100名乘客），航程超過1000海里。

而繼羅羅公司推出其首款可使用氫燃料的AE2100-A發動機后。空客公司表示，正在開發一款氫燃料電池發動機，并將于2025年左右開始在其ZEROe驗證機上對這款燃料電池發動機架構進行地面和飛行測試。

此前，波音公司在競爭對手空客公布ZEROe概念項目后就表示：

由于技術監管方面的障礙和技術不確定性，氫動力客機的開發前景和應用可行性目前尚不明朗。

目前，在客機改進方面，波音公司正在與Atihad航空公司合作，開展“環保驗證機”項目研究。

該項目基于新型波音787客機，重點研發飛機降噪和提升飛行效率等方面的相關技術。

波音公司認為，雖然氫能源具有獨特的應用前景，但是該技術的推廣仍面臨很大困難。

主要的難題是氫燃料的生產和存儲問題。

目前，氫能源相關的理論、知識、應用等研究課題仍存在很多未知領域。商用航空領域氫最早在2025年可為機場應用提供機會。

除此之外，許多初創企業和其他小型企業也在氫動力方面取得進展。

美國ZeroAvia公司計劃在2025年推出600千瓦的氫電動力系統，可滿足一架19座、航程480公里的飛機。到2027年，推出可滿足最多80名乘客的支線飛機動力系統。ZeroAvia還與三菱、RJ航空集團展開合作，以助其在2030年之前對更大的支線噴氣飛機動力系統進行認證。

在今年7月的范堡羅航展上，英國GKN集團公布了低溫超導氫能航空技術研發項目，主要應用19座、48座和96座飛機，計劃2026年應用于支線飛機。該項目還得到了英國政府的支持，并為其投資5400萬英鎊。

全電與氫動力誰更有未來？

近年來，隨著環保問題越來越受重視，航空業也不得不開始注意碳排。

電推進飛機一直是民用航空研究熱點和未來的重要發展方向之一，世界多國、多家企業及研究機構的多種電推進飛機方案持續推進。

但目前還有多項技術難點亟待解決，如熱管理和全電推進飛機的重心問題，需要開發主動冷卻、非燒蝕高溫蒙皮等新型技術和新型高能量密度電池及相應的能量管理技術。此外，還有電池體積問題。

氫能污染小、既具有可獲取性、又具有安全性，不論從重量還是體積上看，氫氣都比鋰電池的能量密度大。雖然氫能飛機在儲存技術上存在一定困難，但隨著低溫氫燃料箱原型的技術突破，其發展前景巨大。

一年前巴航工業首次Energia系列飛機，由四款不同尺寸的概念飛機組成，分別采用了不同的推進技術，即電動、氫燃料電池、雙燃料燃氣輪機和混合動力。

但經過一年的研發，巴航工業在12月5日宣布：放棄全電機型，專注于氫和混合動力方向。

可見，全電大型飛機在電推進技術方面還有許多技術壁壘，有了巴航工業的前車之鑒，歐美同行或許會與其行合趨同。

而隨著羅羅、空客在可持續航空研究方面取得進展，將有更多公司從全電動航空轉向混合動力或氫動力。

雖然還不能說氫在航空業中的使用已經“起飛”，但可以預見其正以極快的速度發展，或許未來不久，氫燃料動力的飛機真的會落地成真。