技经观察｜欧洲航空拟以绿色颠覆性技术 引领未

欧盟将从环境潜力评估、推进系统开发、飞机整合及安全认证四个方面推进氢动力系统应用的技术探索。在环境潜力评估方面，由于氢气燃烧产生的水蒸气会散发氮氧化合物，因此需要充分评估氢能飞机对环境的影响。在推进系统开发方面，氢燃料的储存、分配和燃烧系统将成为开发氢能系统的关键。例如，为降低氮氧化合物的排放，将设计开发高燃烧率的涡轮机。在飞机整合方面，飞机的设计将向大体积方向迈进，混合动力布局或将具有一定优势。在安全认证方面，氢燃料需要加压储存，以解决燃料蒸发问题，因此飞机结构需进行冗余设计，并验证使用材料的兼容性。同时，需要重新开发安全认证环节，以保障飞机的安全性。

2020年8月26日，欧盟发起“征求表达意见和潜在成员”活动（CEI），以收集“洁净天空”的变革性概念，并着手联合相关国家和企业推进研发绿色颠覆性航空技术，拟以节能、高效、环保引领未来全球航空技术发展与变革，大幅提升欧洲航空业的质量与效率。

低碳已成为未来航空技术发展的必然要求和大趋势

当今世界，航空业对服务人类的生产生活，促进经济发展和社会进步发挥着越来越重要的作用，但飞机的噪音、颗粒物排放和二氧化碳温室气体效应也给全球带来比较严重的污染。目前，航空业每年排放的二氧化碳超过9亿吨，预计到2050年排放量还将增加三倍以上。除了二氧化碳，飞机排放的氮氧化物(NOx)、烟尘和水蒸气、凝结产生的尾迹和卷云均对气候产生较大负面影响。航空业污染已成为影响全球气候变暖的直接因素之一。

为减缓消除航空业给大气带来的环境污染，早在2008年，欧洲就开启了“洁净天空”计划，希望通过研发新技术，降低航空业对环境的影响。经过十余年的努力，欧洲已进入开发创新型尖端技术阶段，开始落实欧洲委员会2018年发布的《航迹2050：欧洲的航空远景》中设定的环境目标，即相较于2000年的技术标准，2050年飞机二氧化碳排放降低75%、氮氧化物排放减少90%、噪声级降低65%。这些目标设定对航空技术发展带来硬要求，将成为降低航空污染的必然选择。未来航空业的技术和服务质量注定会产生激烈的竞争，以及划时代的变革。

绿色颠覆性航空技术成为引领变革的主要驱动力

目前，全球航空业正在从基于通过提高燃油效率减少碳排放的渐进式改革向开发新的低碳推进技术与新燃料的革命性变革方向转变，主要变革目标从根本上解决低碳排放问题。其中，可持续航空燃料（SAF）、新型混合动力推进技术、氢涡轮和氢燃料电池电动技术，已成为最具代表性的颠覆性技术。欧盟尤其认为，氢动力系统在未来航空脱碳中将发挥关键作用。2020年5月，欧盟在《氢动力航空》报告中评估了氢能推进技术在航空领域的最新技术水平和发展潜力，指出在航空脱碳要求下，氢能有潜力成为未来航空动力技术组合的主要部分。预测到2050年氢在全球航空脱碳中的减排潜力可能达到45-50％。

欧洲计划着手开发的三项绿色航空颠覆技术

（一）混合动力支线飞机

目前研发的混合动力飞机定位在解决500千米范围内的支线航空运输需求，通过使用混合动力推进技术来减少碳排放。这种飞机的研制将分为两个阶段，第一阶段是在2025年前对混合动力的不同部件开展研究，并确定最优集成方式；第二阶段是在2025-2030年完善和定型所选技术，进入批量生产。

在减少温室气体排放的关键技术方面，目前此种混合动力飞机设计的动力系统有两种架构，即混合电力系统和涡轮电气系统。其中，混合电力系统可在飞机不同飞行阶段采取并行混合和系列混合两种方式提供动力。并行混合的推力主要由传统的热力发动机提供主要推力，电动机作为辅助系统提供额外动力；系列混合则可通过插入涡轮发动机的发电机提供动力，并可在飞行阶段将电力储存在电池中或为电动机和螺旋桨供电。而涡轮电气架构则是利用涡轮轴进行发电，并为电动机的发动机提供动力。欧盟对涡轮发动机、电子推进器及储能系统等关键部件已提出至2035年的具体设计目标。

欧盟将组织对研制混合动力支线飞机所需的技术、基础设施和认证需求进行充分论证，在2030年前对具备50-70人载客能力的混合动力飞机的有效载荷、航程、速度及操作性能进行测试，在符合国际民航组织噪声规定的前提下，实现减排50%的目标。

文章来源：《航空动力学报》 网址: http://www.hkdlxbzz.cn/zonghexinwen/2020/1103/341.html