整机丨全球氢能航空发动机技术与发展概况

近年来，我国氢能产业发展迅速，制氢、氢能交通工具开发、氢能基础设施建设已经颇具规模。国家发改委国家能源局在《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》中对氢能产业发展作出了明确规划，强调推广氢能等清洁能源交通工具，探索纯氢管道输送、液氢运输等高效方式，探索完善氢能产供销体系等。

我国氢能航空动力近年来不断取得新的进展。2021年末，中国航发动研所与清华大学航空发动机研究院氢燃料发动机联合研究中心创建启动会在京召开。该中心将贯彻落实国家“双碳”目标，探索航空发动机绿色低碳技术，加快突破氢燃料发动机相关领域发展的基础性、关键性瓶颈，推进产学研用深度融合。该中心将在燃烧、控制和电驱动三个技术方向深入开展基础和前沿技术联合研究，推动我国氢燃料发动机领域的自主创新。

氢涡轮和氢燃料电池在航空上的应用

氢涡轮技术的发展

氢燃气涡轮一般包括氢燃料涡扇发动机和氢燃料电动风扇发动机两种形式。前者结构与现役航空发动机基本相同，氢燃料在燃烧室内燃烧，推动涡轮并带动风扇产生推力；后者则是通过涡轮带动发电机发电，由电动机带动风扇产生推力。相比较使用化石燃料，燃氢仅产生水蒸气和部分氮氧化物，不会产生一氧化碳、二氧化碳、硫化物等温室气体和烟尘等污染物，飞行过程对气候的影响可降低50%～75%。为适应氢能使用特性，需对传统航空发动机燃烧室、燃料喷射与混合装置、热循环和管理系统等进行改进或重新设计，并开发针对氢燃料的低氮氧化物排放技术。

国外氢能航空进展

空客与CFM国际公司改装A380飞机作为氢燃料发动机飞行测试平台

FlyZero液氢动力远程中型飞机概念

俄罗斯目前正计划对VK2500发动机进行改造，将采用氢燃料、低温储罐、恒温调节系统和液氢供给系统，飞行试验将在雅克-40LL飞行试验平台上开展，计划5年内研制成功。

GKN航空正在努力为H2中程民用飞机推进系统提供技术解决方案。其中，H2JET项目希望通过氢燃料直接燃烧产生动力，H2GEA项目希望使用氢燃料电池产生电力。欧洲相关企业希望利用该研究成果开发单通道客机氢燃料涡桨发动机和涡扇发动机，在2035年左右投入航线使用。

普惠公司于2022年2月获美国能源部支持，开发新型高效氢燃料推进技术，启动了氢-蒸汽喷射、间冷涡轮发动机（HySIITE）项目，将使用液氢燃料和水蒸气回收来实现飞行中的零碳排放，并可将下一代单通道飞机的氮氧化物排放量减少高达80%，燃料消耗减少高达35%。同时，HySIITE项目的半封闭式系统架构将实现比燃料电池更高的热效率，并降低总运营成本。

巴航工业2021年推出了两种氢动力概念飞机。其中，E19-H2FC是一种19座飞机，计划配备氢能发动机，预计2035年投放市场；E50-H2GT是一种35-40座飞机，计划利用氢能源或可持续燃料推进系统提供动力，预计2040年上市。