七巨頭領(lǐng)銜!還有哪些企業(yè)進(jìn)入氫動(dòng)力飛機(jī)領(lǐng)域?
2024年1月29日,沈航通航研究院新能源研制的四座氫內(nèi)燃飛機(jī)RX4HE原型機(jī)(120kW)在沈陽(yáng)市法庫(kù)財(cái)湖機(jī)場(chǎng)成功首飛,標(biāo)志著RX4HE飛機(jī)具備了在通航機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的條件。
氫動(dòng)力飛機(jī)已不再遙不可及。
RX4HE飛機(jī)
01
氫動(dòng)力飛機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景
雙碳是氫動(dòng)力飛機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第一推動(dòng)力
當(dāng)前,航空產(chǎn)業(yè)依然保持迅猛發(fā)展態(tài)勢(shì),航空器的數(shù)量和飛行小時(shí)數(shù)也在逐年增加,產(chǎn)生的CO2排放量約占全球總量的3%,引起了各國(guó)的高度重視。
據(jù)國(guó)際能源協(xié)會(huì)(International Energy Agency, IEA)統(tǒng)計(jì),2019年世界航空業(yè)碳排放總量達(dá)到近109t,占碳排放總量的2.8%。氣候行動(dòng)追蹤組織將航空業(yè)碳中和發(fā)展目標(biāo)進(jìn)展評(píng)為“嚴(yán)重不足”。如不抓緊控制,到2050年,全球航空業(yè)碳排放將達(dá)到2019年的2~3倍。
為大幅降低航空業(yè)碳排放,國(guó)際民航組織(ICAO)提出國(guó)際航空碳抵消和減排計(jì)劃(CORSIA)(2016年)。該計(jì)劃是首個(gè)全球性的行業(yè)減排市場(chǎng)機(jī)制,要求全球航空業(yè)2035年CO2排放量不超過(guò)2020年的水平(即碳達(dá)峰),2050年的CO2排放量應(yīng)達(dá)到2005年水平的50%以下(即碳中和)。
低空經(jīng)濟(jì)助力氫動(dòng)力飛行器的發(fā)展
在空域政策、經(jīng)濟(jì)政策、行業(yè)政策等多重政策支持下,我國(guó)通用航空業(yè)持續(xù)快速發(fā)展,低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域企業(yè)增速快。
根據(jù)中國(guó)民用航空局發(fā)布的《2022年民航行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》,截至2022年底,中國(guó)擁有獲得通用航空經(jīng)營(yíng)許可證的傳統(tǒng)通用航空企業(yè)661家,獲得經(jīng)營(yíng)許可的無(wú)人機(jī)通用航空企業(yè)數(shù)量達(dá)到15130家。
低空經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿Υ,有望形成萬(wàn)億級(jí)市場(chǎng)規(guī)模。根據(jù)賽迪顧問(wèn)發(fā)布的《中國(guó)低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究報(bào)告(2024)》顯示,2023年中國(guó)的低空經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)達(dá)到5059.5億元,同比增長(zhǎng)33.8%。隨著產(chǎn)業(yè)布局加快推進(jìn),未來(lái)市場(chǎng)規(guī)模有望高速增長(zhǎng),據(jù)其樂(lè)觀預(yù)計(jì),2026年中國(guó)低空經(jīng)濟(jì)規(guī)模有望達(dá)到10644.6億元,2024-2026 年 CAGR+28.1%。
圖 1:中國(guó)低空經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)規(guī)模
來(lái)源:賽迪顧問(wèn)
面對(duì)著巨大的低空經(jīng)濟(jì)規(guī)模,未來(lái),低空經(jīng)濟(jì)將在航空領(lǐng)域占據(jù)著一席之位,將帶動(dòng)著無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,而伴隨著全球及國(guó)家低碳、綠色發(fā)展的理念,也將助力氫動(dòng)力無(wú)人機(jī)的發(fā)展。
氫動(dòng)力飛機(jī)實(shí)現(xiàn)路徑
氫燃料用作航空動(dòng)力有兩種基本途徑:一是通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改進(jìn),使其能夠燃燒氫燃料為飛機(jī)提供動(dòng)力;二是通過(guò)氫燃料電池發(fā)電,由電機(jī)帶動(dòng)推進(jìn)器(風(fēng)扇或螺旋槳)產(chǎn)生動(dòng)力。
(1)氫渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)
氫渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包含兩種形式,分別是氫渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)和氫渦輪電動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。氫渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)役航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)基本相同,氫燃料在燃燒室內(nèi)燃燒,推動(dòng)渦輪并帶動(dòng)風(fēng)扇產(chǎn)生推力;氫渦輪電動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)則是通過(guò)渦輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,電驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇產(chǎn)生推力。
現(xiàn)有傳統(tǒng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)并不適合燃?xì),氫燃料燃燒時(shí)溫度高、火焰?zhèn)鞑タ,容易產(chǎn)生過(guò)量氮氧化物且容易發(fā)生回火現(xiàn)象,導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)氫的穩(wěn)定燃燒。為了提高氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率,需要對(duì)傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室、燃料噴射與混合裝置、熱循環(huán)和管理系統(tǒng)等進(jìn)行全面改造甚至重新設(shè)計(jì),才能滿足氫燃料的使用要求。
(2)氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)
燃料電池工作原理是氫氣通過(guò)陽(yáng)極進(jìn)入燃料電池,然后氫原子在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng),分裂成電子和質(zhì)子;來(lái)自環(huán)境空氣的氧氣進(jìn)入燃料電池的另一側(cè)并通過(guò)陰極,然后帶正電的質(zhì)子通過(guò)電解質(zhì)膜(PEM),將質(zhì)子和電子進(jìn)行分離并只允許質(zhì)子通過(guò);帶負(fù)電的電子移出電池,陽(yáng)極和陰極之間形成電位差,便可給發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電、供電,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇(或螺旋槳)產(chǎn)生推力。
表1:民航飛機(jī)應(yīng)用氫燃料電池、燃?xì)浒l(fā)動(dòng)機(jī)的比較
02
國(guó)內(nèi)外氫動(dòng)力飛機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)外氫動(dòng)力飛機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)外對(duì)于氫動(dòng)力飛行比較積極,尤其是歐盟國(guó)家。
2020年,歐盟委員會(huì)支持開(kāi)展“潔凈天空計(jì)劃”項(xiàng)目,計(jì)劃2028年完成氫動(dòng)力通勤飛機(jī)認(rèn)證和支線飛機(jī)試飛、2035年完成中程氫動(dòng)力飛機(jī)開(kāi)發(fā)、2050年完成中遠(yuǎn)程氫動(dòng)力飛機(jī)開(kāi)發(fā);同時(shí),歐盟還分別啟動(dòng)了歐盟燃料電池與氫能(Fuel Cell sand Hydrogen)計(jì)劃(2007—2013年)、燃料電池與氫能(Fuel Cell sand Hydrogen)計(jì)劃(2014—2021年)、和歐盟清潔航空聯(lián)合行動(dòng)(CAJU),主要目標(biāo)是通過(guò)氫動(dòng)力飛行的發(fā)展,為歐盟綠色協(xié)議和氫能戰(zhàn)略做出貢獻(xiàn)。
2023年9月,英國(guó)成立航空氫能聯(lián)盟(HIA),將致力于確保英國(guó)充分利用氫能為航空業(yè)和整個(gè)國(guó)家?guī)?lái)的巨大機(jī)遇,加快實(shí)現(xiàn)零碳航空,成員為英國(guó)航空和可再生能源領(lǐng)域的一批領(lǐng)先企業(yè),包括易捷航空公司、羅羅公司、空客公司、GKN公司和布里斯托爾機(jī)場(chǎng)等。
除歐盟國(guó)家外,其他國(guó)家也開(kāi)始?xì)鋭?dòng)力在航空領(lǐng)域的發(fā)展。美國(guó)能源部在2020年發(fā)布《氫能計(jì)劃發(fā)展規(guī)劃》,將氫燃料電池、氫渦輪機(jī)、氫氣“制儲(chǔ)輸用”技術(shù)作為未來(lái)的重要研發(fā)方向。
2023年5月,日本推出了“下一代飛機(jī)發(fā)展”計(jì)劃,該計(jì)劃總預(yù)算210億日元(1.4億美元),通過(guò)利用日本在氫和材料核心技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì),在全球碳中和行動(dòng)中加強(qiáng)日本飛機(jī)工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,該計(jì)劃包括兩大研究主題:氫動(dòng)力飛機(jī)核心技術(shù);復(fù)雜形狀和顯著輕量化的初級(jí)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)。西班牙“航空技術(shù)”計(jì)劃將研發(fā)氫能航空動(dòng)力,2023年3月,由ITPAero公司領(lǐng)導(dǎo)的西班牙國(guó)家團(tuán)隊(duì)成立,目的是開(kāi)發(fā)該國(guó)第一臺(tái)氫能航空動(dòng)力裝置,并計(jì)劃于2025年進(jìn)行首次測(cè)試。
整體來(lái)說(shuō),近幾年以來(lái),氫動(dòng)力飛行成為各個(gè)國(guó)家在航空領(lǐng)域節(jié)能減排的重要途徑,各國(guó)也在積極推動(dòng)這一技術(shù)的發(fā)展和實(shí)現(xiàn),氫動(dòng)力飛行迎來(lái)了發(fā)展的元年。
氫動(dòng)力飛機(jī)項(xiàng)目
現(xiàn)階段,氫動(dòng)力飛機(jī)項(xiàng)目主要以試點(diǎn)項(xiàng)目為主,尚未實(shí)現(xiàn)規(guī);蜕虡I(yè)化,項(xiàng)目情況如下表:
表 2:國(guó)際氫動(dòng)力飛機(jī)項(xiàng)目
在氫動(dòng)力無(wú)人機(jī)領(lǐng)域,國(guó)外主要以美國(guó)和英國(guó)為首。2005年,美國(guó)航空環(huán)境公司成功制造并測(cè)試了全球首架液氫動(dòng)力無(wú)人機(jī);美國(guó)的巴拉德無(wú)人系統(tǒng)公司(加拿大巴拉德動(dòng)力系統(tǒng)公司的子公司)在芝加哥舉行的AUVSI Xponential年會(huì)暨博覽會(huì)上推出了FCair™燃料電池產(chǎn)品線,這是一個(gè)完整的商用無(wú)人機(jī)長(zhǎng)時(shí)程燃料電池電源解決方案。
英國(guó)的智能能源公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一個(gè)氫燃料電池的原型,為無(wú)人機(jī)(小型無(wú)人駕駛飛行器)提供動(dòng)力;英國(guó)智能能源公司在芝加哥舉行的AUVSIX ponential年會(huì)暨世博會(huì)上推出了大功率2.4kW燃料電池功率模塊(FCPM)用于商用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)。
03
中國(guó)氫動(dòng)力飛機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
行業(yè)現(xiàn)狀
我國(guó)與國(guó)際上氫能飛機(jī)發(fā)展趨勢(shì)同步,氫能飛機(jī)研發(fā)工作正在展開(kāi),形成了①遼寧通用航空研究院(氫燃料電池飛機(jī)技術(shù)攻關(guān))、②北京航空航天大學(xué)(燃油渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)PT6的氫燃料改型論證)、③中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司第六研究院第一〇一研究所(氫制。簹渖a(chǎn)和存儲(chǔ)、輕質(zhì)高效液氫燃料儲(chǔ)裝置)等優(yōu)勢(shì)研究機(jī)構(gòu),綜合技術(shù)水平接近國(guó)際先進(jìn),同時(shí),④中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、⑤中國(guó)商飛、⑥沈陽(yáng)航空航天大學(xué)、⑦北京理工大學(xué)也在氫動(dòng)力航空領(lǐng)域開(kāi)展相關(guān)的研究。
氫動(dòng)力飛行項(xiàng)目
航空領(lǐng)域
2009年11月,由中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究生研制的Ⅰ型航空用質(zhì)子交換膜燃料電池電源系統(tǒng)應(yīng)用于我國(guó)首艘燃料電池動(dòng)力飛艇“致遠(yuǎn)一號(hào)”,Ⅱ型系統(tǒng)2012年7月應(yīng)用于我國(guó)首架燃料電池?zé)o人機(jī)“雷鳥(niǎo)號(hào)”,Ⅲ型系統(tǒng)2014年9月作為某飛艇的尾推動(dòng)力通過(guò)了高海拔環(huán)境適應(yīng)性測(cè)試。
2017年1月,由中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所制造的20千瓦燃料電池系統(tǒng)提供動(dòng)力的國(guó)內(nèi)首架載人燃料電池飛行器已經(jīng)完成了它的首次成功試飛,這一成就代表著中國(guó)在航空領(lǐng)域燃料電池技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了重大突破,并成為繼美國(guó)和德國(guó)之后,全球第三個(gè)掌握該領(lǐng)域技術(shù)的國(guó)家。
2019年3月10日,中國(guó)商飛新能源驗(yàn)證機(jī)——“靈雀H”在鄭州上街機(jī)場(chǎng)試飛成功。飛機(jī)飛行平穩(wěn),全系統(tǒng)狀態(tài)良好,符合仿真預(yù)期,作為動(dòng)力源的氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)得到充分驗(yàn)證。至此,從2019年1月以來(lái),“靈雀H”新能源驗(yàn)證機(jī)開(kāi)展了4個(gè)構(gòu)型10架次的試飛任務(wù)圓滿完成,標(biāo)志著中國(guó)商飛未來(lái)民機(jī)在新能源領(lǐng)域的探索取得實(shí)質(zhì)進(jìn)展。
2023年9月,在2023年服貿(mào)會(huì)北京首鋼展區(qū),中國(guó)商飛公司展示了中國(guó)新一代氫能源技術(shù)驗(yàn)證機(jī)——“靈雀M”,其機(jī)身部按照加載液態(tài)氫原料設(shè)計(jì)。
2024年1月份,世界首款四座氫內(nèi)燃飛機(jī)原型機(jī)—RX4HE原型機(jī)(120kW)在遼寧省沈陽(yáng)市法庫(kù)財(cái)湖機(jī)場(chǎng)成功首飛,搭載了2L氫燃料內(nèi)燃機(jī),飛機(jī)采用上單翼、低平尾、前置螺旋槳、前三點(diǎn)式不可收放起落架的總體布局,翼展為13.5 m,機(jī)長(zhǎng)為8.2 m,巡航速度為180 km/h,留空時(shí)間>1 h;攜帶的高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫為4.5 kg,氫內(nèi)燃機(jī)最大熱效率>43%、綜合熱效率>40%。
該項(xiàng)目由沈陽(yáng)航空航天大學(xué)名譽(yù)校長(zhǎng)遼寧通用航空研究院首席科學(xué)家中國(guó)工程院院士楊鳳田主持研制,北京理工大學(xué)機(jī)械與車(chē)輛學(xué)院孫柏剛教授團(tuán)隊(duì)參與動(dòng)力系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與標(biāo)定工作。
2024年1月4日,該型飛機(jī)的氫內(nèi)燃機(jī)在北京理工大學(xué)氫內(nèi)燃機(jī)標(biāo)定團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)試,其功率達(dá)到120kW以上,并在試驗(yàn)中采用國(guó)產(chǎn)ECU方案,試驗(yàn)取得圓滿成功,標(biāo)志著裝配該型氫內(nèi)燃機(jī)的飛機(jī)滿足在通航機(jī)場(chǎng)短跑道上的正常運(yùn)行條件。
低空飛行領(lǐng)域
2009年11月,由中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究生研制的Ⅱ型系統(tǒng)2012年7月應(yīng)用于我國(guó)首架燃料電池?zé)o人機(jī)“雷鳥(niǎo)號(hào)”。
2010年,沈陽(yáng)航空航天大學(xué)組建了通用航空重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,開(kāi)始試制氫燃料電池?zé)o人機(jī)。
2012年,遼寧通用航空研究院研制的"雷鳥(niǎo)"氫燃料電池?zé)o人機(jī)完成首飛,成為我國(guó)首款氫燃料電池?zé)o人機(jī)。
2012年12月,中國(guó)第一架純?nèi)剂想姵責(zé)o人機(jī)“飛躍”,由同濟(jì)大學(xué)和上海奧科賽飛機(jī)公司聯(lián)合研發(fā),在上海奉賢海域首次試飛成功。這種無(wú)人機(jī)可以在距離海平面2千米的高度上,以30公里/小時(shí)的速度,持續(xù)2小時(shí)。
2014年,武漢眾宇動(dòng)力系統(tǒng)科技有限公司開(kāi)發(fā)了“天行者”燃料電池?zé)o人機(jī)。
2017年,優(yōu)雷特(銀川)航空技術(shù)有限公司和珠海天晴航空航天科技有限公司共同研制了首架氫燃料電池傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)!捌压1-A”氫燃料電池?zé)o人機(jī)動(dòng)力是“蒲公英”的燃料電池版,其目的是驗(yàn)證無(wú)人機(jī)氫燃料電池相關(guān)系統(tǒng)的可行性,2018年11月完成了80min飛行測(cè)試。
2022年3月13日,由航空工業(yè)直升機(jī)所研制的20千克級(jí)變距多旋翼無(wú)人機(jī)AR20順利完成換裝氫動(dòng)力試飛試驗(yàn),驗(yàn)證了氫動(dòng)力電池應(yīng)用在變距多旋翼無(wú)人機(jī)上的可行性。這次試驗(yàn)賦予了AR20更多的可能性,既為未來(lái)的能力進(jìn)化指明了方向,又契合國(guó)家重視氫能源發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略,在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái),它將飛往更遠(yuǎn)更廣闊的天空。
2023年12月8日,在重慶,翌翔無(wú)人機(jī)團(tuán)隊(duì)成功完成青鷗30B氫動(dòng)力復(fù)合翼無(wú)人機(jī)單次持續(xù)飛行測(cè)試,成功打破國(guó)內(nèi)同類(lèi)型氫動(dòng)力無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)間測(cè)試紀(jì)錄,續(xù)航能力達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。青鷗30B無(wú)人機(jī)是一型復(fù)合翼無(wú)人機(jī),最大起飛重量達(dá)到40kg,采用氫燃料電池發(fā)電為無(wú)人機(jī)提供動(dòng)力,具有續(xù)航時(shí)間久、運(yùn)行效率高、紅外目標(biāo)低、環(huán)保無(wú)污染、發(fā)熱噪音小等特點(diǎn),帶載續(xù)航時(shí)間超過(guò)了國(guó)內(nèi)有報(bào)道的電動(dòng)復(fù)合翼無(wú)人機(jī),打破了國(guó)內(nèi)氫動(dòng)力無(wú)人機(jī)長(zhǎng)續(xù)航記錄;續(xù)航水平與美國(guó)洛克希德·馬丁公司Stalker XE燃料電池?zé)o人機(jī)相當(dāng),其續(xù)航時(shí)間可達(dá)8小時(shí),團(tuán)隊(duì)研發(fā)的非液氫燃料電池?zé)o人機(jī)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
2023年,浙江氫航科技有限公司成功研發(fā)的氫動(dòng)力多旋翼無(wú)人機(jī)通過(guò)了中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司的檢測(cè)認(rèn)證,用于電力巡檢,其主要性能指標(biāo)完全符合電力巡檢所需的使用標(biāo)準(zhǔn)。
2024年1月1日,由航空工業(yè)成飛自主研制的某型氫能源動(dòng)力固定翼無(wú)人機(jī)圓滿完成首次飛行試驗(yàn)。該機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)采用70MPa高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、燃料電池發(fā)電的組合設(shè)計(jì)。該氫能源動(dòng)力固定翼無(wú)人機(jī)在研制過(guò)程中突破了內(nèi)外流一體化總體設(shè)計(jì)、70MPa高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)設(shè)計(jì)、高效能量管理設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù),具有能量密度高、綠色無(wú)污染等顯著優(yōu)勢(shì),適用于巡線巡檢、安防監(jiān)控、中繼通信等應(yīng)用場(chǎng)景。
2024年4月24日,由北航能源與動(dòng)力工程學(xué)院研制的“北航氫動(dòng)一號(hào)”全電航空發(fā)動(dòng)機(jī)在天津市靜海區(qū)完成首飛,其發(fā)動(dòng)機(jī)能源來(lái)源于氫燃料電池,全部采用電能帶動(dòng)螺旋槳產(chǎn)生推力,其最大續(xù)航時(shí)間比同質(zhì)量鋰電池提升一倍。此外,夢(mèng)氫能源空冷氫電包,用于無(wú)人機(jī)。
中國(guó)氫動(dòng)力飛機(jī)產(chǎn)業(yè)政策
2023年以來(lái),國(guó)家開(kāi)始主動(dòng)氫能在航空領(lǐng)域的應(yīng)用,氫能源飛機(jī)已被我國(guó)并列為未來(lái)綠色飛行的重要發(fā)展方向。
2023年10月,我國(guó)工業(yè)信息部、科技部、財(cái)政部、中國(guó)民航局等四部門(mén)聯(lián)合印發(fā)了《綠色航空制造業(yè)發(fā)展綱要(2023-2035年)》(簡(jiǎn)稱(chēng)《綱要》)!毒V要》中指出,要加快儲(chǔ)氫裝置、動(dòng)力裝置等核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),開(kāi)展適用于氫能源飛機(jī)的新型結(jié)構(gòu)布局技術(shù)研究。推進(jìn)氫燃料電池與氫內(nèi)燃機(jī)、氫渦輪、氫渦輪混合動(dòng)力飛機(jī)理論研究與技術(shù)驗(yàn)證,打通與氫能源產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)同創(chuàng)新的技術(shù)應(yīng)用模式。圍繞氫能航空未來(lái)發(fā)展趨勢(shì),探索商業(yè)化氫能源飛機(jī)運(yùn)營(yíng)體系新模式。
2023年10月,中國(guó)航空學(xué)會(huì)正式向全球發(fā)布了國(guó)際綠色航空協(xié)會(huì)(IAGA)倡議,旨在以“通過(guò)技術(shù)進(jìn)步與全球合作促進(jìn)航空可持續(xù)發(fā)展”為愿景,促進(jìn)新技術(shù)在綠色航空領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,加快全球航空產(chǎn)業(yè)鏈全體參與者達(dá)成雙碳目標(biāo)的進(jìn)程。
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氫動(dòng)力飛機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈
燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈
燃料電池包括燃料電池堆、氫氣供應(yīng)系統(tǒng)、空氣供應(yīng)系統(tǒng)、水熱管理系統(tǒng)、電源管理控制系統(tǒng),主要涉及高性能催化劑、增強(qiáng)復(fù)合膜、高性能低鉑膜電極、耐蝕薄層金屬雙極板、高比功率電堆、耐低溫系統(tǒng)集成、質(zhì)子交換膜高效電解水制氫等技術(shù)環(huán)節(jié)。目前,中國(guó)在車(chē)端的燃料電池技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較成熟,隨著低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)家對(duì)綠色航空的倡導(dǎo),相關(guān)科研院所、航空領(lǐng)域和燃料電池相關(guān)的企業(yè)開(kāi)始布局氫動(dòng)力航空領(lǐng)域燃料電池產(chǎn)業(yè),已有燃料電池在航空領(lǐng)域應(yīng)用項(xiàng)目及相關(guān)成熟產(chǎn)品,企業(yè)情況如下表:
表 3:燃料電池代表企業(yè)及產(chǎn)品
現(xiàn)階段,相關(guān)科研院所對(duì)氫動(dòng)力航空燃料電池進(jìn)行研發(fā),成功的應(yīng)用于氫動(dòng)力航空飛行器,典型代表為中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所;氫燃料電池堆是燃料電池的核心部件,浙江氫航科技有限公司和航天氫能(上海)科技有限公司均已形成了無(wú)人機(jī)氫動(dòng)力燃料電池堆系列產(chǎn)品。
氫內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈
現(xiàn)階段,氫內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈尚處于萌芽階段,一汽集團(tuán)開(kāi)啟我國(guó)氫動(dòng)力飛機(jī)內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)先河,其生產(chǎn)的內(nèi)燃機(jī)是基于“紅旗”汽油機(jī)研發(fā)的國(guó)內(nèi)首款2.0L零排放增壓直噴氫內(nèi)燃機(jī),最大熱效率>43%、綜合熱效率>40%,于2024年1月完成首飛的由沈陽(yáng)航空航天大學(xué)研制的全球首款新能源四座氫能飛機(jī)RX4HE原型機(jī)(120kW)的內(nèi)燃機(jī)來(lái)源于一汽集團(tuán)。
儲(chǔ)氫裝置
儲(chǔ)氫瓶是氫能飛行器的核心部件之一,既是壓力容器,也是絕熱容器,需采用輕量化的材質(zhì)。目前中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司第六研究院第一〇一研究所在輕質(zhì)高效液氫燃料儲(chǔ)氫裝置開(kāi)展研究、哈爾濱工程大學(xué)和佛吉亞斯林達(dá)安全科技(沈陽(yáng))有限公司在高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫裝置開(kāi)展研究;在氫動(dòng)力無(wú)人機(jī)領(lǐng)域,江蘇龍?bào)礆淠茉纯萍加邢薰境晒ρ邪l(fā)出國(guó)內(nèi)第一款國(guó)產(chǎn)9升、12升系列無(wú)人機(jī)專(zhuān)用IV型儲(chǔ)氫瓶樣品,中材科技已有無(wú)人機(jī)專(zhuān)用高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫瓶成熟產(chǎn)品。
氫動(dòng)力機(jī)體產(chǎn)業(yè)鏈
氫動(dòng)力機(jī)體分為乘用機(jī)機(jī)體、無(wú)人機(jī)機(jī)體,F(xiàn)階段,中國(guó)乘用機(jī)機(jī)體尚處于示范驗(yàn)證階段,還沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用于民用航空領(lǐng)域;無(wú)人機(jī)機(jī)體,上海奧科賽飛機(jī)公司、優(yōu)雷特(銀川)航空技術(shù)有限公司和珠海天晴航空航天科技有限公司已開(kāi)展相關(guān)的研究,并均實(shí)現(xiàn)首飛實(shí)驗(yàn)成功,但尚未實(shí)現(xiàn)規(guī);a(chǎn);浙江氫航科技有限公司在氫動(dòng)力無(wú)人機(jī)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位,具有無(wú)人機(jī)氫燃料電池堆、無(wú)人機(jī)機(jī)體成熟的完整產(chǎn)業(yè)鏈,形成了氫旋4號(hào)和氫霆mini兩款型號(hào)的成熟產(chǎn)品。
原文標(biāo)題 : 七巨頭領(lǐng)銜!還有哪些企業(yè)進(jìn)入氫動(dòng)力飛機(jī)領(lǐng)域
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