空客联手CFM建造飞行试验台以评估氢气燃烧喷气发动机

空客(Airbus)跟CFM International(GE和Safran Aircraft Engines的合资公司)正在合作开发一个名为ZEROe演示器的A380飞行试验台，以此来研究如何利用氢气燃烧来驱动涡轮风扇喷气发动机。

从环境的角度来看，对于承诺到2050年实现无碳化的航空部门来说，氢气是一种有吸引力的传统喷气航空燃料的替代品。在气态形式下，它几乎跟天然气一样容易处理，它容易燃烧且相对干净并只留下水和比煤油少90%的氮氧化物排放。

从表面上看，它似乎是一个理想的替代品，但仔细一看，在我们看到燃烧氢气的喷气式客机滑行到登机口之前还有很长的路要走。比如我们总是很容易地说出它摆脱了化石燃料，但在工业规模上生产的大部分氢气都是通过蒸汽甲烷工艺来自石油。因此，使用氢气作为绿色燃料将意味着生产上的巨大转变以及这种转变所带来的所有基础设施问题。

如果这还不够的话，氢气还有其他问题。虽然它的比能量是煤油的2.5倍，但它的能量密度却要低得多，所占体积为煤油的四倍。这意味着，如果将氢气跟传统燃料进行一比一的交换，那么意味着飞机只能飞1/4的距离。

为了抵消这一点，氢气必须转为低温状态，在那里它被转换成-420°F(-250°C)的液体，这将要求它被装在特殊的绝缘罐中，其体积将是目前罐子的四倍。这将需要飞机有一个球状的外观或设计成机翼和机身合二为一的混合体。

这就带来了新的问题，因为这些氢气飞机将有一个更大的表面体积比，这意味着更多的空气动力阻力和降低燃料效率。然而氢气将比传统燃料更轻，这将引入一个交易。

另一种选择可能就显得简单了，即忍受较短的航程，但这是一个问题，因为生产和处理低温氢气是非常危险和昂贵的，所以最好是在任何特定路线上需要尽可能少的加油点。

另一方面，可以设计出一种氢动力飞机--它保留了大部分传统的控制系统和基本的喷气发动机配置，这样认证就不会构成一个全新级别的飞机所带来的重大问题。

此外，在喷气发动机中使用氢气并不是一个新的想法。1937年制造的第一台德国喷气发动机在地面测试中使用了氢气，1957年Martin B-57B Canberra轰炸机在氢气上飞行了20分钟。从那时起，已经有许多关于使用氢气作为喷气燃料的替代形式的研究。一些汽车制造商也在探索氢气内燃机为车辆提供动力的潜力。

现在，空客和CFM International正在研究氢气喷气发动机的示范机，预计将在未来几年内飞行并可能导致在2035年之前推出零排放的飞机。

根据新的协议，空客将提供一架A380飞机，然后其将被改装成ZEROe示范机的飞行试验台，机身上回安装尾部氢气罐。另外还将确定试验发动机的系统要求，该发动机将是一台GE Passport涡轮风扇，燃烧器由CFM公司改进，用于燃烧氢气。

新发动机将不会为A380提供动力，A380将使用传统发动机。相反，氢气发动机将被安装在机身上，朝向机尾。这将使工程师们能在巡航模式下监测氢气发动机的排放，而不受安装在机翼下的发动机的干扰。

“这是自2020年9月我们发布ZEROe概念飞机以来，空客为开创氢动力飞行的新时代所采取的最重要步骤，”空客首席技术官Sabine Klauke说道，“通过利用美国和欧洲发动机制造商的专业知识，在氢气燃烧技术方面取得进展，这种国际伙伴关系发出了一个明确的信息，即我们的行业致力于使零排放飞行成为现实。”