关于氢能航空动力发展的认识与思考

近年来,在全球碳减排目标的驱动下,各国对发展氢能航空的热情空前高涨,在氢能飞机和氢能动力领域加速布局研究计划。通过研究国内外氢能飞机及动力发展历程和研究进展,发现人类对氢的认知始于其燃烧特性,认为氢能航空发展兴于“双碳”目标,指出燃氢涡轮发动机是航空业实现减碳目标的关键,分析了燃氢涡轮发动机和氢燃料飞机的性能优势,研判出氢能航空及动力发展难在全产业链重构和全链条颠覆创新,提出了创新氢能航空发展机制、加快发展燃氢涡轮发动机、健全氢能航空产业链条、实现全链条颠覆性创新和加强氢能航空基础建设等五方面的发展措施建议。     

替代燃料的研究与应用

航空领域的清洁替代能源包括混和燃料、生物燃料、核能、氢能和电能等。对未来喷气发动机而言,第二代生物燃料的实用性和市场前景看好;对无人机来说,燃料电池取代太阳能电池已成为发展趋势。目前,替代燃料的合作研究趋势开始显现,验证和使用规范性研究明显得到加强,技术升级、产业布局意图愈加明显。     

"双碳"目标下的可持续航空燃料

对于航空业而言,可持续航空燃料是践行碳达峰、碳中和的重要技术手段,也是控制我国航空运输碳排放增长亟待研发的关键性技术产品.目前欧美国家已率先实现常规加注可持续航空燃料用于商业航班,我国航空业亟需跟进并加快研究清洁可再生航空能源,以推动航空业可持续发展.     

氢燃料通用航空器发展及飞行安全问题探讨

氢能是未来绿色航空的必然方向和重要分支,随着双碳战略的深入推进,氢燃料通用航空器发展及飞行安全问题引发了广泛关注。本文首先概述了氢燃料通用航空器的发展,介绍了部分氢能源发展战略规划,解释了氢燃料通用航空器的基本概念,并针对氢燃料电池和氢燃烧推进技术分别阐述了其基本原理、应用与发展。其次,结合典型氢燃料飞机平台案例介绍了氢燃料在航空领域的应用现状;从氢能特性出发,围绕燃氢发动机使用过程中的安全问题、通用航空器的氢燃料储运安全问题以及氢燃料通用航空器的其他安全问题展开探讨。最后,列举了氢燃料通用航空器安全性相关标准,以供氢燃料通用航空器设计研发人员及相关领域的从业者参考借鉴。     

全球通用航空产业显强劲韧性

<正>2023年,全球通用航空业产业虽然面临劳动力短缺、供应链问题、全球监管机构的不确定性等诸多挑战,但全行业飞机交付量首次超过4000架,市场表现强劲。过去一年,作为民航业的创新孵化器,通用航空行业专注新机型的研发和新技术的应用,围绕加快氢能应用、电动飞机、可持续燃料等前沿领域开展探索。通用航空器（包括公务机和直升机）已经开始使用可持续航空燃料（SAF）进行演示飞行;仍在研发阶段的电动垂直起降航空器（eVTOL）已经成为最热门的城市交通解决方案之一,全球主要的飞机制造商都已在电推进飞行器领域布局并持续推动;电推进、氢能推进的研究项目研发热情持续,新动力技术驱动前沿飞行器研发取得进展。     

航空用燃料电池及混合电推进系统发展综述

随着世界范围内碳减排需求的日益增长及长航时飞机的发展需要,高效率的燃料电池航空电推进系统逐渐受到重视,氢能航空的理念被人们所熟知。可使用碳氢燃料的高温燃料电池还可与燃气涡轮组成混合动力系统,发电效率进一步提高至70%。本文首先回顾了燃料电池及燃料电池涡轮混合系统在航空能源、动力系统方向应用概况;接着,概述了几种突破现有涡轮发动机技术瓶颈的新概念混合电推进系统,如发电与推进一体化燃料电池涡轮混合动力系统和无涡轮燃料电池混合推进系统;基于此,本文分析了限制燃料电池混合系统实际应用的关键技术难题,主要体现在混合动力系统功重比较低、大分子碳氢燃料重整技术未突破两方面。     

氢能源民用飞机技术路线与总体概念设计方法研究

本文以实现民用飞机净零碳排放为目标,寻找可以在未来投入大规模应用的新能源动力形式。从能量密度、功率密度、减碳以及能源经济性等维度开展对比评估,结合通勤飞机、窄体干线、宽体客机等典型座级航程的各级别民机产品的能源动力系统的质量对比,本研究认为“氢能源+涡轮机”将是未来新能源民用飞机最具可行性的能源动力组合。建立了适用于氢能飞机的总体设计流程,针对窄体干线氢能客机开展总体设计,采用阻力分解方法估算气动效率,多种分类质量计算方法估算空重,经过设计迭代形成可行的氢能飞机总体参数和初步概念方案。分析结果表明,对于窄体干线级别民机,采用“氢能源+涡轮机”的动力架构使该级别飞机起飞质量比传统燃油飞机增加不到10%。考虑到未来10～20年氢能动力系统和机载氢燃料存储技术可预见的突破,氢能飞机是实现航空运输净零碳排放的非常具有潜力的解决方案。     

航空业绿色发展新举措

<正>近年来,绿色与可持续发展是航空业发展的关键词。一方面各国纷纷出台战略规划,展开新技术预研,另一方面制造商、科研机构、机场等各方也在携手向绿色航空的目标迈进。氢能部署加速近年来,全球应对气候变化的压力日益突出,氢能作为一种有望在多领域有效替代化石燃料的清洁能源受到了欧洲的高度关注。欧盟围绕未来氢能在各行业的应用制定了详细的发展规划,并将氢能定位为战略能源之后,欧洲航空业也快速跟进,     

商用飞机新能源动力发展路径分析与展望

围绕全球航空运输业碳减排背景,初步探讨了新能源商用飞机发展路径的问题,以期为我国未来商用飞机低碳化发展提供参考。分析世界航空产业碳减排形势,总结了欧美等商用飞机新能源发展现状与趋势;从可持续航空燃料（SAF）应用、混合动力推进技术、氢动力推进技术三个方向分析了新能源动力发展路径及相关探索工作;针对未来新能源商用飞机产品研究,提出了新能源动力及主要关键技术等需求;总结了商用飞机新能源产品发展方向和重点技术发展方向,提出了系统策划商用飞机减排体系等初步思考。     

可持续航空燃料与我国大飞机绿色发展

<正>为了促进行业实现绿色发展,可持续航空燃料（SAF）已成为当前重要的能源解决方案。在此背景下,我国商用飞机的研制应高度重视SAF的应用,飞机制造商要积极参与SAF在发展过程中面临的安全性认证、可持续认证等问题,共同推动实现民航业绿色可持续发展。     

基于混合生命周期评价的我国绿色航空器碳排放比较研究

为准确核算绿色航空器生命周期二氧化碳排放,并评估其减排效果,构建了将过程分析与投入产出分析相结合的混合生命周期评价模型,用于核算生物质能航空器、电动航空器以及氢能航空器的生命周期碳排放,并与传统航空器进行比较。结果发现,采用风电制氢驱动的航空器在全部绿色航空器中碳排放最低,仅为674.21 g/（t·km）。灰氢驱动的航空器碳排放最高,达到1 724.12 g/（t·km）。这说明燃料来源对航空器的“绿度”至关重要,若以化石能源制氢或发电驱动航空器,尽管运行过程不产生直接排放,但其排放却转移至上游产业链。总体上,绿色航空器减碳效果较好。与传统航空器相比,氢能航空器、生物燃料航空器和电动航空器可分别减少25%,20%和10%的二氧化碳排放。     

民航传真

<正>空客与马来西亚开展可持续航空替代燃料研究空中客车公司日前与马来西亚合作伙伴签署谅解备忘录,将在可持续航空替代燃料研究领域开展合作,共同推进可持续生物燃料在马来西亚的生产。此次合作的主要目的是在当地寻找最适合的生物燃料来源,确保任何生物燃料的原料都是可持续获得的,寻找不与土地、水或食物竞争的可持续解决方案。空客表示:"东南亚地区在生产航空生物燃料方面有着得天独厚的优势。研究目的是要确保任何生物燃料的原料都是可持续     

波音与中科院青能所建立生物燃料研究实验室

<正>9月2日,中科院青岛生物能源与过程研究所与波音公司共同投资组建的"可持续航空生物燃料联合研究实验室"揭牌仪式在青岛举行。该     

欧盟部署围绕“绿色协议”的航空技术创新

<正>2022年9月29日,欧盟议会运输和旅游委员会发布《到2050年实现“绿色协议”目标的投资情景和路线图》研究报告（以下简称《报告》）,深入分析了欧洲航空业为实现《航空绿色协议》2050年目标所需要的技术创新、运营改善和可持续航空燃料。整体判断《报告》认为,技术创新可使能源消耗量最多减少50%,改善空中交通管理使飞机以最佳速度和高度飞行可节省9%～11%的燃油,可持续航空燃料（滴入式燃料、氢、电）可减少20%～100%的排放。为了实现欧洲绿色航空协议目标,     

国内要闻 2010年9月1日-30日

<正>9月1日,民航局会同国家发改委正式下发通知,出台《通用航空民用机场收费标准》,即日起实施。9月2日,由中国科学院青岛生物能源与过程研究所与波音公司共同投资组建的"可持续航空生物燃料联合研究实验室"揭牌。     

国航生物燃料首航开启中国航空可替代能源新篇章

2011年10月28日,基于中美两国的能源合作,由中国国航、中国石油、波音公司和霍尼韦尔UOP公司共同合作,在北京首都国际机场成功实施中国首次航空可持续生物燃料验证飞行。中国国航使用现役波音747-400型客机加载由中国石油和UOP公司合作生产的航空生物燃料在首都国际机场执行本场验证飞     

下一代航空燃料——氢

<正>随着近年来各种极端天气出现,如何应对全球气候挑战已成为人类共识。在这个背景下,世界各国都在寻求可持续的能源解决方案。对于航空工业来说,这意味着需要寻找替代传统化石燃料的新能源。氢燃料,以其零排放和高能量密度的优势,已经成为备受关注的选择项。     

波音与中国能源局合作开发航空生物燃料

<正>5月27日,波音公司、中国石油天然气股份有限公司和来自中国国家能源局及全球航空业的代表共同签订合作谅解备忘录,对中国建立可持续航空生物燃料产业进行评估。该项目将评估可持续航空生物燃料开发的各个环节,预计从2010年6月开始。     

基于甲醇燃料的航空燃料电池内燃机混合动力系统性能分析

为了实现航空碳减排的时代需求,亟需在航空燃料体系和航空动力系统方向实现技术革新。本文提出了基于甲醇燃料的航空燃料电池内燃机混合动力系统方案,甲醇通过机载在线催化重整制氢为燃料电池供氢,燃料电池和内燃机发出的电能带动电动螺旋桨进行工作。进行了模块化建模方法和混合动力系统性能仿真分析研究,结果表明：混合动力系统的发电效率达到了55%,相比甲醇内燃机有了15%绝对值的效率提升,有助于降低燃料消耗。进行了混合动力系统性能参数影响规律分析,结果表明：混合动力系统的效率随着压比的增大而提高,随着燃料利用率的提高而呈现先升高后降低的效果。进行了混合动力系统的?分析,结果显示：混合动力系统中?效率最高的部件是燃料电池,?损最大的部件是重整器。质量分析结果表明：混合动力系统的功率密度达到0.488 kW/kg。     

创新驱动下的航空动力市场

<正>2023年,欧美为加速实现民航业2050年净零排放总目标,出台了一系列政策规划,有力保障新技术新产品的开发。同时,各国大力发展先进民用航空动力与能源。一方面,加大开式转子、高效齿轮传动、新型螺旋桨等技术研发,提升传统涡轮发动机效率;另一方面,持续投入电推进、氢动力与可持续航空燃料领域,加速实现低碳航空。