在氫能航空的科研“無人區”不斷突破(創新故事)
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前不久,中國航發集團湖南動力機械研究所自主研制的兆瓦級氫燃料航空渦槳發動機AEP100配裝7.5噸級無人運輸機在湖南株洲蘆淞機場成功首飛。這是全球首次兆瓦級氫燃料航空渦槳發動機試飛。
液氫主閥打開、氮氣吹除、發動機點火啟動、上推轉速……隨著現場指令下達,發動機轉速傳感器和排氣溫度傳感器回傳的信號數據快速上升,發動機核心機轉速從慢車狀態快速上推至100%轉速,成功達到起飛功率狀態,現場響起熱烈的掌聲。
當無人機平穩落地,我非常激動。雖然首飛隻飛了16分鐘,但我們准備了5年,從無技術基礎、無經驗參考、無試驗條件的“三無”狀態,一步步走到發動機性能達標的狀態,在氫能航空的征途上不斷突破。
為什麼要研制這一新型發動機?這是因為,氫動力是我國航空降碳的重要路徑。與傳統航空發動機相比,這款液氫渦槳發動機除了具有零碳排放的優勢,還具備能耗更低、壽命更長、高原高寒等極端環境適應性更好等優點,有望成為未來中大型航空器更高效、更經濟、更綠色的動力選擇。
放眼全球,國際上對液氫航空發動機的研究,受限於技術不成熟、氫燃料制備成本高等問題,始終沒有完成全部研制工作。應該說,液氫航空發動機依然沒有走出科研“無人區”,我們正力爭走在前列。
5年來,研發團隊攻克了氫燃料燃燒回火、氫燃料控制計量、液氫汽化輸運等一系列難關。例如,氫燃料的火焰傳播速度是航空煤油的10倍以上,極易在發動機中發生回火,導致發動機燒蝕甚至損毀。團隊在2022年開展的首次氫氣燃燒試驗中就遭遇過這個難題。為了穩住氫燃料火焰,一方面我們自主開發氫燃燒仿真軟件,開展大量仿真分析,同時專門制定燃燒試驗方案,最終實現了氫燃料在發動機各狀態下的穩定燃燒。
2024年夏天,為了完成試驗任務,團隊頭頂烈日,在露天試車台一次次開展發動機安裝、檢查。當時氣溫達40攝氏度,即使做了防晒措施,皮膚依然晒成了古銅色,還有的同事胳膊上都晒出了黑色褶皺。雖然如此,大家依然堅守崗位,一絲不苟地完成故障排查。
我們能夠成功研發液氫燃料渦槳發動機,充分印証了新型舉國體制的優勢——此次共有航空、航天、軌道交通等行業10多家單位參與,旨在將航天和軌道交通領域成熟的氫能應用經驗移植到航空領域,極大提高了液氫渦槳發動機的研發效率。此外,中國航發動研所與國內多所優勢高校成立聯合研發中心,充分發揮高校的基礎研究力量,結合中國航發的工程經驗,實現了從理論研究到工程研制的緊密銜接。
此次首飛成功,標志著我國在氫燃料航空發動機領域已打通從核心部件到整機集成的全技術鏈,驗証了氫燃料動力系統與飛行平台匹配的工程可靠性,相信將為后續產業化應用提供堅實支撐。
(作者為兆瓦級氫燃料航空渦槳發動機AEP100技術負責人,本報記者邱超奕採訪整理)
延伸閱讀
液氫渦槳發動機有什麼用?
兆瓦級氫燃料航空渦槳發動機AEP100將主要用於空中無人運輸、海島物流、空中載客通勤等低空經濟場景。
從產業帶動效應看,液氫渦槳發動機有望促進綠氫制備、綠氫儲能和綠氫消納等上游產業發展﹔另一方面,液氫渦槳發動機將基於成本優勢、技術優勢和零碳優勢,帶動我國航空產業綠色轉型,加速形成航空領域新質生產力。
接下來,中國航發將推進液氫渦槳發動機與液氫飛機的聯合設計,實現液氫渦槳發動機與液氫飛機的進一步適配,同時將提前布局市場應用,挖掘潛在應用場景,開展航程1000公裡以上、有效商載2噸以上的試點飛行驗証,為液氫渦槳發動機產業化、商業化發展打下基礎。從長遠看,未來還可將氫能航空發動機技術移植到更多航空領域。
(本報記者邱超奕整理)
《 人民日報 》( 2026年04月28日 06 版)
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