導(dǎo)讀：據(jù)carboncredits網(wǎng)站5月8日?qǐng)?bào)道，美國航天局（NASA）試驗(yàn)設(shè)施內(nèi)，羅爾斯·羅伊斯公司與歐洲易捷航空順利完成氫動(dòng)力航空發(fā)動(dòng)機(jī)全飛行循環(huán)測(cè)試，為航空零碳研究取得重要進(jìn)展。本次測(cè)試驗(yàn)證了氫燃料航空發(fā)動(dòng)機(jī)在不同飛行工況下的運(yùn)行狀態(tài)，包含推力變化與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷調(diào)整，相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果已由《航空航天全球新聞》對(duì)外公布。

本次試驗(yàn)是航空制造企業(yè)、航空公司及科研機(jī)構(gòu)合作研究氫能源航空燃料的重要一環(huán)。羅爾斯·羅伊斯多年來持續(xù)研發(fā)氫燃料燃燒技術(shù)，主打低碳發(fā)展的歐洲低成本航空公司易捷航空，也在布局長期脫碳方案，力爭實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)。

美國航天局的參與凸顯該項(xiàng)目的全球化屬性。航天局憑借先進(jìn)地面試驗(yàn)設(shè)施，可在不升空的條件下模擬真實(shí)飛行環(huán)境，為發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試提供技術(shù)支撐。

官方強(qiáng)調(diào)，本次試驗(yàn)并不代表氫動(dòng)力飛機(jī)可投入商業(yè)運(yùn)營，但此次成功完成全模擬飛行循環(huán)運(yùn)行，是該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵里程碑。

氫能源航空技術(shù)運(yùn)作原理

目前氫能源航空主要分為兩種技術(shù)路線，分別是氫燃料燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)與氫燃料電池。本次試驗(yàn)中，羅爾斯·羅伊斯采用氫燃料燃燒技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改裝，以氫氣替代航空煤油作為燃料。該技術(shù)在燃燒過程中僅產(chǎn)生水蒸氣，不會(huì)直接排放二氧化碳。

氫氣作為航空燃料具備環(huán)保優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)存在顯著技術(shù)難題。氫氣體積能量密度極低，需要在零下253攝氏度的極低溫環(huán)境下以液態(tài)形式儲(chǔ)存，或是依靠高壓儲(chǔ)存，因此必須重新設(shè)計(jì)燃料供給系統(tǒng)并搭載更大規(guī)格儲(chǔ)存罐。

同時(shí)，飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)也需適配改造。氫氣占用空間大于傳統(tǒng)航空煤油，會(huì)影響飛機(jī)航程與機(jī)體結(jié)構(gòu)；且氫氣燃燒特性與煤油不同，燃燒速度、燃燒溫度存在差異，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)也需針對(duì)性優(yōu)化。盡管技術(shù)壁壘較高，但航空行業(yè)仍持續(xù)加碼研發(fā)，原因在于航空業(yè)屬于最難實(shí)現(xiàn)脫碳的行業(yè)之一。

航空碳排放問題愈發(fā)嚴(yán)峻

航空出行產(chǎn)生的碳排放量持續(xù)增長。據(jù)國際民用航空組織數(shù)據(jù)，航空業(yè)二氧化碳排放量占全球總排放量的2%至3%，若計(jì)入飛機(jī)尾跡等非二氧化碳?xì)夂蛴绊懀鋵?shí)際氣候影響程度更高。

國際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，2040年全球航空客運(yùn)量或?qū)⒔咏叮鲩L動(dòng)力主要來自亞洲及新興市場(chǎng)。客運(yùn)量上漲疊加現(xiàn)有技術(shù)局限，僅依靠燃油效率優(yōu)化，無法遏制航空總排放量上升。

現(xiàn)階段航空業(yè)短期減排主要依靠可持續(xù)航空燃料。相較于傳統(tǒng)航空煤油，可持續(xù)航空燃料可將全生命周期排放量最高降低80%，減排效果取決于原料種類與生產(chǎn)工藝。但該燃料產(chǎn)能嚴(yán)重不足，國際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，目前其產(chǎn)量不足航空煤油總需求量的1%。供應(yīng)缺口倒逼行業(yè)探索新技術(shù)，氫能源與短途電動(dòng)推進(jìn)技術(shù)成為重點(diǎn)研發(fā)方向。

美國航天局試驗(yàn)夯實(shí)氫能源研發(fā)基礎(chǔ)

美國航天局長期深耕航空科研與脫碳技術(shù)，旗下試驗(yàn)設(shè)施能夠模擬極端飛行工況，精準(zhǔn)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)性能、燃油效率及排放指標(biāo)。本次羅爾斯·羅伊斯與易捷航空的發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試，是航天局扶持零排放航空技術(shù)的重要組成部分。除此之外，航天局還與多家航空企業(yè)合作，研發(fā)電動(dòng)飛機(jī)、混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)及新型燃料技術(shù)。

高標(biāo)準(zhǔn)氫動(dòng)力測(cè)試能夠驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)在復(fù)雜工況下的安全性與穩(wěn)定性，同時(shí)在整機(jī)研發(fā)前排查技術(shù)缺陷。受嚴(yán)苛安全認(rèn)證規(guī)則制約，航空行業(yè)技術(shù)迭代速度偏慢，每一輪測(cè)試都是商業(yè)化應(yīng)用的必要前置環(huán)節(jié)。

企業(yè)凈零排放發(fā)展目標(biāo)

羅爾斯·羅伊斯與易捷航空均已制定長期碳中和規(guī)劃。羅爾斯·羅伊斯承諾2050年實(shí)現(xiàn)企業(yè)運(yùn)營及產(chǎn)品全生命周期凈零排放，持續(xù)投資氫能源、電動(dòng)、混合電動(dòng)等清潔推進(jìn)技術(shù)，航空部門專注優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)能效、研發(fā)新型動(dòng)力系統(tǒng)，降低燃油消耗與污染排放。

易捷航空同樣定下2050年凈零排放目標(biāo)。自2000年以來，該航空公司通過機(jī)隊(duì)更新、運(yùn)營優(yōu)化，將單位客運(yùn)公里碳排放量降低30%以上。鑒于民航飛機(jī)使用壽命普遍長達(dá)20至30年，技術(shù)更新?lián)Q代緩慢，航空公司同步推進(jìn)多項(xiàng)減排方案：更新節(jié)能機(jī)型、使用可持續(xù)航空燃料、研發(fā)氫能源與電動(dòng)推進(jìn)技術(shù)。

目前，易捷航空已聯(lián)合飛機(jī)制造企業(yè)與科技公司，探索零排放飛機(jī)設(shè)計(jì)方案；羅爾斯·羅伊斯則定位為下一代航空先進(jìn)推進(jìn)系統(tǒng)的長期供應(yīng)商。

氫動(dòng)力民航商業(yè)化仍存多重阻礙

全球各國對(duì)氫能源航空的研發(fā)投入持續(xù)增加，歐盟、美國及多個(gè)亞洲國家紛紛立項(xiàng)扶持，將氫能視為航空、航運(yùn)、重工業(yè)等難脫碳行業(yè)的解決方案。空客公司推出ZEROe項(xiàng)目，計(jì)劃在2030年代中期研發(fā)出氫動(dòng)力商用飛機(jī)，受儲(chǔ)氫技術(shù)、配套基建、安全認(rèn)證等難題影響，項(xiàng)目時(shí)間規(guī)劃已作出調(diào)整。

行業(yè)預(yù)測(cè)，氫動(dòng)力飛機(jī)或?qū)⒙氏葢?yīng)用于短途支線航線，再逐步拓展應(yīng)用場(chǎng)景。目前該項(xiàng)技術(shù)仍面臨諸多難題：機(jī)場(chǎng)氫氣生產(chǎn)配套基建缺失、綠色氫氣生產(chǎn)成本高于航空煤油、飛機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)需重新改造、安全認(rèn)證審批周期漫長。

盡管存在壁壘，氫能領(lǐng)域投資規(guī)模仍不斷擴(kuò)大。氫能委員會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2030年前全球氫能規(guī)劃項(xiàng)目投資總額達(dá)6800億美元，覆蓋氫氣生產(chǎn)、運(yùn)輸及終端應(yīng)用；其中500余個(gè)成熟項(xiàng)目已敲定超1100億美元投資，預(yù)計(jì)2030年清潔氫氣產(chǎn)能可達(dá)1400萬噸。航空領(lǐng)域雖占比不高，但屬于氫能經(jīng)濟(jì)中具備戰(zhàn)略意義的應(yīng)用板塊。

航空行業(yè)邁向多元燃料發(fā)展格局

本次發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試，標(biāo)志著航空行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型趨勢(shì)愈發(fā)清晰。在政府、投資方與消費(fèi)者的多重減排要求下，疊加航空客運(yùn)量持續(xù)上漲的行業(yè)現(xiàn)狀，僅依靠燃油效率優(yōu)化無法達(dá)成長期氣候目標(biāo)，多元技術(shù)并行發(fā)展成為行業(yè)共識(shí)：短期依靠可持續(xù)航空燃料完成減排，中長期依托氫氣實(shí)現(xiàn)零碳飛行，電動(dòng)推進(jìn)技術(shù)則主攻短途支線航線。

現(xiàn)階段各類技術(shù)均處于研發(fā)階段，暫無技術(shù)可完全替代傳統(tǒng)航空煤油。但本次美國航天局氫發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)，意味著氫能航空已經(jīng)從理論研究邁入實(shí)體工程測(cè)試階段。此次試驗(yàn)成果不僅支撐羅爾斯·羅伊斯與易捷航空的低碳轉(zhuǎn)型規(guī)劃，也向市場(chǎng)釋放明確信號(hào)：即便商業(yè)化落地仍需數(shù)年時(shí)間，氫能源航空技術(shù)已進(jìn)入實(shí)質(zhì)研發(fā)落地階段。

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