A380开启氢动力飞行新时代
发布时间: 2023-11-18 08:24:17    作者:米乐体育m6


  空客A380是迄今世界上最大的宽体客机,长72.73米,翼展79.15米,高24.07米,起飞重量可达560吨,飞行距离可达15000公里,是名副其实的“空中巨无霸”。

  比如上图中的南航A380采取经典的三舱布局:头等舱+公务舱+经济舱,共506个座位,配备双层客舱,上层客舱设70个全平躺公务舱座位、76个经济舱座位,下层主客舱设8个包厢式头等舱座位及352个经济舱座位。两层客舱的总面积达550平米,相当于3个网球场。

  空中客车与GE和赛峰飞机发动机公司的平股合资公司CFM国际公司签署合作协议,双方将于2025年左右共同启动一项氢示范项目。

  该项目旨在对氢燃料发动机进行地面和飞行测试,为2035年前将一款零排放飞机投入到正常的使用中准备好。该示范项目将使用一架A380测试飞机作为飞行测试平台,配备由空中客车在法国和德国的工厂准备的液氢罐。空中客车还将负责制定对氢推进系统的要求,监督飞行测试,并提供A380平台在巡航阶段对氢燃料发动机进行测试。

  为了能够采用氢燃料运行,CFM国际公司将对GE Passport发动机的燃烧室、燃料系统和控制管理系统进行改造。该发动机在美国组装,因其物理尺寸、先进的涡轮机械和燃油流动能力而被该项目所选用。它将被安装在飞行测试平台的后机身段上,以便对发动机的排放(包括尾迹)与为飞机提供动力的发动机的排放进行独立监测。CFM将在A380飞行测试之前完成大量的地面测试。

  当代飞机所使用的内燃式航空发动机,能够最终靠改装升级,使用替代燃料,来实现更环保的排放要求。如今,无论使用气态燃料还是液态燃料,氢——都已成为最具潜力的选择之一。空中客车正在为其零排放飞机项目探索氢燃料的应用潜力,以此为未来铺就发展之路。

  空中客车公布了全球首款零排放民用飞机的三种概念机型,并计划于2035年投入到正常的使用中。这些概念机各自代表了实现零排放飞行的不同方法,探索各种技术途径和空气动力学构型。

  一款采用涡轮风扇发动机的设计的具体方案(搭载120-200名乘客),航程超过2000海里,可以有效的进行跨大陆运行,由燃烧氢气而非传统航空燃料的改型燃气涡轮发动机提供动力。液态氢将通过位于后耐压舱壁后面的储罐进行存储和输送。

  一款采用涡轮螺旋桨发动机的设计的具体方案(最多搭载100名乘客),使用涡轮螺旋桨发动机代替涡轮风扇发动机,并且还通过改进的燃气涡轮发动机中的氢燃烧来提供动力,航程超过1000海里,是短途旅行的理想选择。

  一款采用“翼身融合”的设计的具体方案(最多搭载200名乘客),机翼与机身采用融合设计,航程与涡轮风扇概念机相似。超宽的机身为氢气的储存和输送,以及客舱布局提供了多种选择。

  当世界上第一台内燃机投入到正常的使用中时,它所采用的燃料并非汽油或柴油,而是氢气。

  1804年,瑞士发明家伊萨克•德•里瓦兹(Isaac de Rivaz)在成功地设计了几辆以蒸汽为动力的汽车后,他开始尝试使用具有爆燃特性的燃料来取代蒸汽。他的第一个试验就是研究发动机气缸内燃料爆燃膨胀后推动活塞运动的基础原理。当时,他使用氢气和氧气混合点火驱动内燃机运转,试验取得了初步成功。1807年,他将试验原型发动机安装在一架四轮马车上,驱动马车行驶了一段距离,此举使这辆马车获得了“世界第一台由内燃机驱动的汽车”的殊荣。

  在过去的整个20世纪,无论是车企、院校,还是发明家甚至业余爱好者,他们都对氢燃料内燃机的可行性进行了各种各样的研究测试。1970年,发明家保罗•迪格斯(Paul Dieges)甚至率先申请了一项以氢燃料为动力的内燃机设计专利。

  如今,氢燃料发动机已经被证明具有向从小轿车到公共汽车等各种各样的车辆提供动力的能力。未来,氢燃料也可能为民用飞机提供动力。

  燃烧是一个从燃料和空气混合物中释放能量的化学过程。在氢的燃烧过程中,液态或气态的氢在改进的燃气涡轮发动机中燃烧来制造动力。这样的一个过程与传统的内燃机相同,只是用氢取代了其对应的化石燃料。

  点燃式发动机由一个固定的气缸和一个或数个移动的活塞组成,其工作原理如下:

  宽适燃范围:氢的燃烧条件并不苛刻,它可以在与空气混合不充分的条件下燃烧,这在某种程度上预示着在消耗同等空气量时,所需要的氢燃料少于其他燃料。这会提高燃料经济性,降低燃烧温度,减少通过排气排放的氮氧化物等污染物量。

  自燃温度高:与碳氢发动机相比,氢发动机的高自燃温度使其具有更高的压缩比。压缩比越高,热效率越高,燃烧过程中损失的能量越小。