氢能飞机研制进展及产业化前景分析

宋薇薇1, 2,杨凤田1,项松1,韩成业1,康桂文1,樊馨月1 (1.北京锐翔氢能飞行器科技研究院有限公司;2. 沈阳航空航天大学民用航空学院)
摘要:在航空碳减排引发各国广泛关注、航空运输业低碳化发展渐成趋势的背景下,突出氢能“高效、清洁、可持续”,可作为未来航空器最佳能源载体的特征,拓展氢能飞机研制与应用,具有重大的价值和广阔的前景。本文结合航空领域“双碳”目标研判了氢能飞机的发展背景,系统梳理了国外氢能飞机的前沿规划、我国氢能飞机总体研究及飞行试验的最新进展;详细分析了氢能飞机研制与应用关键技术体系,涵盖氢能飞机总体设计、液态储氢罐、氢燃料电池、氢燃料涡轮发动机、氢燃料航空内燃机、氢能飞机安全与适航技术、氢燃料加注基础设施。着眼未来氢能飞机的产业化发展需求,针对通勤 / 短氢能飞机构建了相应的总拥有成本(TCO)模型,测算结果表明2045 年前后通勤 / 短程氢能飞机将与纯电动飞机、燃油飞机的TCO基本持平。进一步提出了采取多技术路线同步发展、坚持动力先行、科学有序地开展研发、推进适航标准体系建设等发展建议,以期为航空科技革新、航空运输业高质量发展等研究提供参考。
关键词:氢能航空;氢能飞机;技术体系;总拥有成本;产业化

目录介绍

一、前言

二、氢能飞机的发展背景及国内外研制进展

(一)氢能飞机将为航空领域实现“双碳”目标提供重要支撑

(二)国外氢能飞机的研制进展

(三)我国氢能飞机的研制进展

三、氢能飞机关键技术分析

(一)氢能飞机总体设计

(二)液态储氢罐

(三)氢燃料电池

(四)氢燃料涡轮发动机

1. 氢燃料增压泵研发

2. 热交换器研发

3. 氢燃料燃烧室设计

4. 氢脆

(五)氢燃料航空内燃机

1. 燃烧系统高动力及异常燃烧控制

2.缸盖结构设计

3. 电子控制系统(ECU)开发

4. 低压大流量喷嘴设计及样件试制技

(六)氢能飞机安全与适航技术

(七)氢燃料加注基础设施

四、基于TCO分析的氢能飞机产业化前景

(一)TCO模型及分析框架

(二)我国氢能飞机TCO分析——以通勤/短程飞机为例

(三)我国氢能飞机产业化前景

五、结语

 

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