氢内燃飞机促航空业低碳转型

2024-02-06 15:05:00 来源：科技日报

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起飞速度60节、空中飞行80节、下滑75节、飞行高度200米……起飞、飞行、降落、停靠，一气呵成。1月29日10时18分，由沈阳航空航天大学名誉校长、辽宁通用航空研究院首席科学家、中国工程院院士杨凤田主持研制的世界首款四座氢内燃飞机RX4HE原型机在沈阳市法库财湖机场成功首飞。

RX4HE原型机是我国第一款以氢内燃机为动力的新能源飞机。本次首飞飞机的主要核心部件初步实现国产化，发动机功率经台架测试达到120千瓦。“作为我国第一款氢能飞机，从飞行情况来看，飞机性能良好，发动机工作正常，动力满足性能要求。”辽宁通用航空研究院四座氢内燃飞机首席试飞员徐孝本对科技日报记者说。

该机型的验证机于2023年3月在沈阳某机场完成验证试飞，是我国自主研制的第一架以氢内燃机为动力的通航飞机。该验证机搭载了由中国第一汽车集团有限公司基于“红旗”汽油机研发的国内首款2.0L零排放增压直喷氢燃料内燃机，功率为80千瓦。

验证机首飞完成后，杨凤田院士团队结合未来应用场景不断推动技术完善，成立了由沈阳航空航天大学、辽宁通用航空研究院、中国第一汽车集团有限公司研发总院、北京锐翔氢能飞行器科技研究院有限公司等单位组成的协同攻关团队，以及以沈阳航空航天大学原校长孙小平为首席专家，北京理工大学孙柏刚教授、中国第一汽车集团有限公司技术总监李金成为发动机首席专家的技术团队。协同攻关团队和技术团队进一步提升发动机功率，以达到在通航机场的正常运行要求。

从首飞80千瓦验证机到120千瓦原型机，徐孝本体验到氢动力带来的变化：“第一次离地肯定有很多潜在的不确定性，但在这次的整个飞行过程中，RX4HE原型机没有任何异常现象，氢能发动机启动和使用都很顺畅。尤其是原型机，动力十足、震动小、操作丝滑不卡顿，是一款性能非常优异的飞机。期待未来动力系统提升至140千瓦，飞机表现得更为优异。”

氢在使用过程中极易出现安全隐患，解决氢气泄漏是研制过程中的主要技术难题。RX4HE四座氢内燃机飞机型号副总师黄榕介绍，RX4HE飞机采用了高压储氢。为解决氢气泄漏问题，研发人员根据RX4HE飞机结构以及氢气特点，在飞机顶部开设排氢口，以防止氢气在泄漏时产生堆积。同时，研究团队根据实际环境条件选择相匹配的零件，并通过环境试验测试气密性以优化方案设计，从而解决高压储氢瓶、管理阀门等密封失效，进而降低氢泄漏概率。

氢燃料内燃机飞机是以氢燃料作为推进能源的飞机，其碳排放量接近为零。随着人们对清洁能源的重视以及航空领域碳排放要求的提高，氢燃料飞机的研发与应用备受关注。氢能飞机的研制与运营，将推动氢能航空全产业链发展和低空经济发展，有望在我国绿色航空领域形成新质生产力。据悉，该飞机计划于今年4月整机赴德国参加2024 AERO航展，并进行地面带螺旋桨运行演示。

近年来，辽宁省委省政府提出了“航空强省”发展战略。为落实“航空强省”发展战略，辽宁通用航空研究院成功研制了“锐翔”系列双座电动飞机，成为全球第一款取得适航证的新能源飞机。经过13年的艰苦攻关，“锐翔”系列电动飞机已形成双座、四座，陆上、水上，有人、无人，电动力、氢动力、混合动力等完整的新能源飞机谱系。新能源飞机型号研制处于全球领跑地位，为培育打造氢能飞机应用场景、推进我国氢能航空和低空经济发展奠定坚实的基础。