十六分鐘試飛驗(yàn)證！中國(guó)氫燃料航發(fā)邁出關(guān)鍵一步

先給大家梳理一組核心數(shù)據(jù)：十六分鐘飛行、三十六公里航程、二百二十公里時(shí)速，單看這些參數(shù)并不算突出，但在氫能航空領(lǐng)域，這是具有參考意義的技術(shù)節(jié)點(diǎn)。四月四日，中國(guó)航發(fā)湖南動(dòng)力所自研的AEP100兆瓦級(jí)氫燃料渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，在株洲完成公開(kāi)試飛，也讓我國(guó)氫能航空技術(shù)，從實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證階段走向工程實(shí)踐測(cè)試階段。

不少人熟知航空發(fā)動(dòng)機(jī)是高端制造業(yè)的重要標(biāo)志，而氫燃料航空發(fā)動(dòng)機(jī)，更是行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的技術(shù)難點(diǎn)。這次試飛的核心價(jià)值，并非飛行數(shù)據(jù)本身，而是實(shí)現(xiàn)了從技術(shù)驗(yàn)證到工程適配的重要跨越，這一步也是氫能航空發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

這臺(tái)AEP100以液氫為燃料，功率達(dá)到兆瓦級(jí)，搭載七點(diǎn)五噸級(jí)無(wú)人運(yùn)輸機(jī)完成十六分鐘穩(wěn)定飛行，飛行高度三百米，各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)預(yù)期。這也意味著，我國(guó)在氫燃料航空發(fā)動(dòng)機(jī)核心部件研發(fā)、整機(jī)集成等環(huán)節(jié)，完成了關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，并非實(shí)驗(yàn)室階段的原型驗(yàn)證，而是可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定飛行的工程化機(jī)型。該機(jī)型也是在成熟的AES100渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上改型研發(fā)，在控制技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，加快了研發(fā)落地節(jié)奏，也是較為穩(wěn)妥的技術(shù)研發(fā)路徑。

氫能航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)，行業(yè)內(nèi)普遍面臨三大核心技術(shù)挑戰(zhàn)，AEP100的試飛成功，也意味著相關(guān)難題取得了重要突破：第一是燃燒控制難題。氫氣燃燒速度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)航油，易出現(xiàn)回火、爆震、燃燒振蕩等問(wèn)題，也是氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)的主要技術(shù)壁壘。研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用貧油多點(diǎn)直噴技術(shù)搭配3D打印一體化燃燒室，實(shí)現(xiàn)氫與空氣的精準(zhǔn)混合分層燃燒，在提升燃燒穩(wěn)定性的同時(shí)，大幅降低氮氧化物排放水平。

第二是高低溫適配難題。液氫需在零下二百五十三℃超低溫環(huán)境下存儲(chǔ)輸送，而發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪工作溫度可達(dá)九百℃以上，如何在同一系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)超低溫與高溫環(huán)境兼容，是全球航空領(lǐng)域的共性技術(shù)難題。AEP100通過(guò)超低溫密封儲(chǔ)氫技術(shù)與高溫渦輪葉片材料優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了高低溫環(huán)境的穩(wěn)定適配。

第三是輕量化優(yōu)化難題。液氫系統(tǒng)自身存在一定重量，需要在保障性能的前提下優(yōu)化重量，才能保障飛行器的載重與航程表現(xiàn)。AEP100通過(guò)提升功率密度實(shí)現(xiàn)輕量化優(yōu)化，為氫燃料航空發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)用化提供了支撐。

當(dāng)然，在肯定技術(shù)突破的同時(shí)，也需要理性看待行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，試飛成功并不代表技術(shù)完全成熟。首先，十六分鐘的試飛僅驗(yàn)證了基礎(chǔ)功能與系統(tǒng)穩(wěn)定性，商業(yè)航空所需的長(zhǎng)時(shí)可靠性測(cè)試、極端環(huán)境適配驗(yàn)證、全壽命周期經(jīng)濟(jì)性核算，仍有較長(zhǎng)的研發(fā)周期。航空發(fā)動(dòng)機(jī)從首飛到完成適航取證，通常需要5至8年甚至更久的時(shí)間。

其次，液氫儲(chǔ)運(yùn)加注基礎(chǔ)設(shè)施尚不完善，目前全球范圍內(nèi)，航空用液氫的制備、儲(chǔ)運(yùn)、加注配套體系仍處于起步階段，即便發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)持續(xù)迭代，地面保障體系的完善，也需要多行業(yè)協(xié)同推進(jìn)。

最后是成本層面的考驗(yàn)，當(dāng)前綠氫制備成本仍處于較高水平，氫燃料航空動(dòng)力與傳統(tǒng)航油相比，尚不具備明顯經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。后續(xù)綠氫成本的下降節(jié)奏，也會(huì)直接影響該項(xiàng)技術(shù)的市場(chǎng)化推進(jìn)速度。

即便存在諸多待完善的環(huán)節(jié)，AEP100的試飛成功，也為氫能航空產(chǎn)業(yè)化提供了清晰的發(fā)展路徑。按照行業(yè)規(guī)劃，該技術(shù)將優(yōu)先應(yīng)用于空中無(wú)人貨運(yùn)、海島物流等低空經(jīng)濟(jì)場(chǎng)景，逐步向支線(xiàn)載人航空等領(lǐng)域拓展。低空?qǐng)鼍皩?duì)航程、配套基建要求較低，也適合作為氫能航空技術(shù)的測(cè)試與應(yīng)用場(chǎng)景，同步打磨技術(shù)與商業(yè)模式。

從產(chǎn)業(yè)層面來(lái)看，這一技術(shù)突破也將帶動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，上游推動(dòng)綠色氫能制備技術(shù)升級(jí)，中游促進(jìn)儲(chǔ)運(yùn)加注基建布局，下游帶動(dòng)高端裝備與新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，形成產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)的發(fā)展格局。

放眼全球賽道，空客、波音等航空企業(yè)均在布局氫能航空相關(guān)技術(shù)，多聚焦于概念機(jī)設(shè)計(jì)與燃料電池技術(shù)路線(xiàn)。我國(guó)采用的直接燃?xì)錅u輪動(dòng)力路線(xiàn)，可依托現(xiàn)有航空動(dòng)力成熟架構(gòu)，通過(guò)燃料替換實(shí)現(xiàn)低碳排放，在技術(shù)路線(xiàn)上形成了差異化布局。從技術(shù)邏輯來(lái)看，燃料電池功率密度存在一定限制，較難適配大中型航空器；而直接燃?xì)錅u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，在功率適配性上更具優(yōu)勢(shì)，也是較為貼合行業(yè)現(xiàn)狀的技術(shù)方向。

結(jié)語(yǔ)

AEP100試飛成功，是我國(guó)綠色航空動(dòng)力發(fā)展從技術(shù)探索走向工程測(cè)試的重要里程碑，也體現(xiàn)了我國(guó)在航空動(dòng)力領(lǐng)域的自主研發(fā)能力，為全球航空業(yè)低碳發(fā)展提供了新的技術(shù)思路。

但從單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)試飛，到氫能航空產(chǎn)業(yè)生態(tài)成熟，仍需攻克基礎(chǔ)設(shè)施、成本控制、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等多重難題。航空技術(shù)發(fā)展沒(méi)有捷徑，需要持續(xù)的技術(shù)迭代與產(chǎn)業(yè)協(xié)同。試飛成功只是起步，后續(xù)持續(xù)的安全飛行測(cè)試與技術(shù)優(yōu)化，才是行業(yè)發(fā)展的核心。