4月4日下午,株洲芦淞机场,一架7.5吨级的无人运输机滑出跑道起飞,在空中飞了16分钟、航程36公里,以220公里/小时的速度跑完预定科目后安全落地。这是全球第一次有兆瓦级氢燃料航空涡桨发动机实机上天,不是概念验证,不是缩比模型,发动机叫AEP100,由中国航发动研所自主研制。
一、液氢发动机为什么这么难做
要理解AEP100的意义,先得知道液氢发动机有几道坎。
第一道坎是氢气本身太躁。它的燃烧速度是航空煤油的6到10倍,点火能量极小,回火和爆震随时可能发生。让氢气在燃烧室里稳定燃烧,不是件容易的事。国内团队的做法是用多级旋流燃烧室加微孔喷射技术,把氢气打散成大量细射流,再跟空气混合燃烧,这个问题才算有了工程解。
第二道坎是温差。AEP100用的是零下253度的液氢,但涡轮工作温度上千度。管壁一侧极寒、一侧烈焰,温差超过1000度,对材料的热胀冷缩和密封性能要求极高。
第三道坎是重量。储氢罐、低温管路、绝热层全都是重量大户,系统本身就沉。要保证飞机有足够载重和航程,必须在轻量化上做到极致。
这三个问题彼此牵制,改一个另外两个也跟着变。全球搞航空的国家都在想办法,德国H2Fly跟Deutsche Aircraft合作开发40座氢燃料电池飞机,计划2025年首飞,空客和东芝联合研究超导电机,罗罗启动了多阶段液态氢燃烧验证计划。但截至目前,兆瓦级氢燃料涡桨发动机实机首飞,AEP100是全球唯一。
二、AEP100是怎么做出来的
AEP100的技术路线比较务实。它是在2024年8月取证的1000千瓦级民用涡轴发动机AES100基础上,改成了涡桨构型。这种基于成熟型号做改型的做法,研发风险低,迭代速度快,发动机功率折合约1200马力。
时间线大致是这样:2024年8月,AEP100-A发动机在某型号大型无人运输机上完成首飞;同年10月,另一型号配装该发动机的大型无人货运飞机总装下线。今年1月,研发团队完成地面点火和性能调试,实现国内首次兆瓦级液氢燃料航空发动机整机性能达标。3月25日地面试验收尾,4月4日实机首飞,前后衔接得比较紧凑。
市场方面,AEP100由中国航发动研所设计,国内核心航空发动机制造企业制造。航展上拿到17家客户、超10亿元意向订单。有机构预测2026年有望首架交付,2028年产能达到50台/年。
三、这架飞机飞完之后,实际影响在哪
环保上,传统航空燃料每烧1公斤产生约3公斤二氧化碳,氢燃料烧完只剩水蒸气。全球航空业碳排放占交通运输总量的10%,国际航协定的目标是2050年净零排放。AEP100首飞说明中国在这条脱碳路线上已经有了工程化的成果,不只是实验室里的东西。
产业上,氢能航空牵扯的面很广,上游绿氢制备和液氢液化,中游储运加注设施,下游高端装备和新材料。首飞前后,国内氢能装备企业跟无人系统企业签了战略合作协议,围绕低空经济领域的氢能应用展开合作,T1400无人机平台的液氢化改造已经签约。还有能源工程企业签了加氢站电解水制氢项目,12套1000型电解槽及配套系统。供应链在慢慢搭起来。
应用上,中国航发集团专家的说法是,这项技术会先在无人货运、海岛物流等低空经济场景落地。偏远山区的急救药品、海岛的生鲜物资,用氢能无人机送过去,碳排放为零。再往后是载人支线和干线飞机,2030到2035年间,氢能航班有可能变成现实。
四、补充几点
AEP100首飞四天后,国内企业百公斤级氢动力六旋翼无人机氢峰1号也完成了首飞,说明从涡桨到旋翼这条线都在推。涡桨和旋翼、无人货运和载人支线,几条路线并行推进。
最后说几句实在的。这架飞机飞了16分钟、36公里,放在民航客机的尺度上不值一提,但它是兆瓦级液氢涡桨发动机第一次从地面跑到天上。后面要走的路还很长,适航认证、批量制造、运营体系建设,每一步都不轻松。不过第一步已经迈出去了,剩下的就是时间和工程量的问题。




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