空客已經在研究氫能源飛機了,未來電能和氫氣誰才是新能源?

零排放已經是世界各個國家的基本共識,未來人類的活動要與自然更加和諧,最大程度地修復人類對自然界的破壞。

為此,世界各大國以及各大企業都公佈了自己的零排放計劃。其中表現最為積極的是汽車行業,各大車企均已宣佈了自己的燃油車退出時間表。

而主要飛機制造商空中客車也正在為其零排放飛機專案探索發展方向,他們傾向於氫能源。

近日,空中客車公佈了全球首款零排放民用飛機的三種概念機型,並計劃於2035年投入使用。新機型命名為:ZEROe。

空客已經在研究氫能源飛機了,未來電能和氫氣誰才是新能源?

三款機型中,一款採用渦輪風扇發動機的設計方案(搭載120-200名乘客),航程超過2000海里,能夠進行跨大陸執行,由燃燒氫氣而非傳統航空燃料的改型燃氣渦輪發動機提供動力。液態氫將透過位於後耐壓艙壁後面的儲罐進行儲存和輸送。

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一款採用渦輪螺旋槳發動機的設計方案(最多搭載100名乘客),使用渦輪螺旋槳發動機代替渦輪風扇發動機,並且還透過改進的燃氣渦輪發動機中的氫燃燒來提供動力,航程超過1000海里,是短途旅行的理想選擇。

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一款採用“翼身融合”的設計方案(最多搭載200名乘客),機翼與機身採用融合設計,航程與渦輪風扇概念機相似。超寬的機身為氫氣的儲存和輸送,以及客艙佈局提供了多種選擇。

空客已經在研究氫能源飛機了,未來電能和氫氣誰才是新能源?

三款概念機都很科幻,原理也很成熟。其實,人類歷史上最早的內燃機最先使用的就是氫氣。

1804年,瑞士發明家伊薩克德里瓦茲在成功地設計了幾輛以蒸汽為動力的汽車後,他開始嘗試使用具有爆燃特性的燃料來取代蒸汽。他的第一個試驗就是研究發動機氣缸內燃料爆燃膨脹後推動活塞運動的基本原理。當時,他使用氫氣和氧氣混合點火驅動內燃機運轉,試驗取得了初步成功。

而1988年,世界上第一架使用液化氫氣執行的試驗性民用飛機——圖-155試飛成功。這款飛機共進行了約100次試飛。

空客已經在研究氫能源飛機了,未來電能和氫氣誰才是新能源?

可見無論是原理還是實踐,氫能源飛機都不是夢想。

那為什麼人類還要捨近求遠的發展氫能源,而不是直接用電驅動飛機呢?

正如現在如火如荼的電動汽車一樣,如果能用電能直接驅動飛機,那將是最簡單的方法。實際上用電能驅動飛機已經實現,但是怎麼能長距離的驅動飛機載重飛行,才是主要難題。目前太陽能飛機已經成功飛行,但是無論是載重量還是飛機大小都不能作為運輸工具來使用。可以說,太陽能發電驅動的飛機還僅僅是一個模型。

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而電動機的重量遠遠高於發動機,同等驅動力下,電動機的重量可能是發動機的幾倍,這讓對重量極其敏感的飛機難以接受。

其實,在汽車領域也一直在發展氫能源,但是方法不一樣。汽車上的氫能源並不是直接點燃氫氣驅動發動機,而是分解氫氣轉化為電能,然後靠電能驅動汽車行駛,目前這項技術已經十分成熟。但是侷限於氫氣的成本,發展仍然緩慢。目前人類獲取氫氣的成本比較高昂,還有一點就是氫氣的儲存和安全問題也很重要。

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在汽車領域,氫氣的安全性已經不是多大的問題,即使比較成熟。但是在飛機上,特別是飛行狀態下,滿足上百名乘客的前提下,氫氣儲存和使用的安全性變得尤為重要。這一技術沒有解決之前,氫能源飛機研製成功還需要時間。

但是,既然氫氣發動機已經成功,那汽車領域為何還要捨近求遠的把氫氣轉化為電能使用呢?既然氫氣可以直接燃燒驅動發動機,那未來,人類的新能源到底是氫氣還是電能呢?

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