全球航空業(yè)如今面臨著嚴(yán)重的氣候問題,航空燃料排放的二氧化碳占到了全球總排放量的 3%。在這樣的大環(huán)境下,空客公司積極行動(dòng)起來,它提出的零排放客機(jī)計(jì)劃,讓其成為了航空行業(yè)變革的先鋒。空客打算通過氫燃料電池驅(qū)動(dòng)和開放式風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)等技術(shù),為未來航空的可持續(xù)發(fā)展指明方向。
2025 年空客峰會(huì)上,管理層描繪了航空工業(yè)的未來模樣:打造用超導(dǎo)燃料電池驅(qū)動(dòng)的商用客機(jī),實(shí)現(xiàn)至少 100 座級的零排放飛行。這個(gè)計(jì)劃會(huì)分階段進(jìn)行,預(yù)計(jì)在 2030 年代后半期推出新一代單通道客機(jī),慢慢替代現(xiàn)在賣得最好的 A320 系列。
為了實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型,空客同時(shí)開展了兩條技術(shù)研發(fā)路線。一條是 ZEROe 氫燃料飛機(jī),它采用全電推進(jìn)技術(shù),能完全消除碳排放;另一條是高效燃燒推進(jìn)飛機(jī),能在傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上節(jié)約 20 - 30% 的燃料。空客未來項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 Bruno Fichefeux 打了個(gè)比方,說這就像計(jì)算機(jī)芯片發(fā)展時(shí)不斷提升晶體管密度一樣,要持續(xù)優(yōu)化每個(gè)系統(tǒng)組件。
燃料電池飛機(jī)利用液氫( - 253°C)的低溫來冷卻超導(dǎo)電力系統(tǒng)。四條螺旋槳分別由獨(dú)立的 2 兆瓦燃料電池帶動(dòng),整個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)完成了地面集成驗(yàn)證。氫氣氧化發(fā)電只會(huì)產(chǎn)生水,兩臺(tái)液氫罐能持續(xù)為四組燃料電池供能。2023 年完成了 1.2 兆瓦推進(jìn)系統(tǒng)演示,2024 年實(shí)現(xiàn)了端到端集成測試。
高效燃燒推進(jìn)飛機(jī)是 A320 的繼承者,它的設(shè)計(jì)能大大提升傳統(tǒng)航程。新型發(fā)動(dòng)機(jī)采用開放風(fēng)扇結(jié)構(gòu),去掉了傳統(tǒng)整流罩;超高效機(jī)翼用仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),能減少 20% 的飛行阻力;碳纖維機(jī)身用新型復(fù)合材料,整體能減重 15%;全系統(tǒng)還能使用 100% 可持續(xù)航空燃料(SAF)作為過渡方案。
在和 CFM International(GE 航空與賽峰合資公司)合作研發(fā)開放風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),有了開創(chuàng)性的成果。取消傳統(tǒng)整流罩后,風(fēng)扇葉片直徑擴(kuò)大了 42%,旁通比從 11:1 提升到了 60:1。歐洲兩次風(fēng)洞測試顯示,推重比提高了 30%。GE 航空首席技術(shù)官 Mohamed Ali 說,計(jì)算流體力學(xué)模擬和實(shí)測數(shù)據(jù)誤差在 0.8% 以內(nèi),這說明數(shù)字孿生技術(shù)成熟度有了重要突破。
位于慕尼黑的技術(shù)驗(yàn)證中心建好了全球最大的超導(dǎo)系統(tǒng)低溫測試臺(tái)。2027 年計(jì)劃開展綜合地面試驗(yàn),重點(diǎn)驗(yàn)證液氫供應(yīng)鏈在極端溫度下的安全性、超導(dǎo)線圈在高振動(dòng)環(huán)境下的磁特性穩(wěn)定性,還有多模塊燃料電池堆的協(xié)同控制算法。
空客的雙軌戰(zhàn)略,體現(xiàn)了它作為傳統(tǒng)航空巨頭的技術(shù)實(shí)力,也意味著航空業(yè)動(dòng)力系統(tǒng)要發(fā)生重大改變。到 2035 年前后,液氫推進(jìn)系統(tǒng)和革命性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)投入商業(yè)運(yùn)營,航空業(yè)說不定真能實(shí)現(xiàn)零排放的目標(biāo),為航空的可持續(xù)發(fā)展開啟新的篇章。
照片由Pexels提供
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