【行業(yè)動態(tài)】德國宇航中心測試飛機(jī)發(fā)動機(jī)極低溫氫燃料系統(tǒng)

導(dǎo)讀：據(jù)fuelcellsworks網(wǎng)站4月15日報(bào)道，德國宇航中心（DLR）正在開展氫燃料航空應(yīng)用研究，并在 -253 攝氏度（-423 華氏度）的真實(shí)工況下完成了成功測試。

研究重點(diǎn)：航空、氣候友好型飛行、能源

液態(tài)氫是未來數(shù)十年內(nèi)有望讓航空業(yè)更環(huán)保的能源載體之一。盡管已取得一定進(jìn)展，但在實(shí)現(xiàn)氫燃料驅(qū)動的低排放中程航班之前，仍需克服多項(xiàng)物理難題并開發(fā)新技術(shù)。德國宇航中心（DLR）在新建的未來推進(jìn)試驗(yàn)設(shè)施（FPT）中正對這一挑戰(zhàn)展開攻關(guān)。

2024 年，位于科隆的 DLR 推進(jìn)技術(shù)研究所已全面驗(yàn)證：飛機(jī)發(fā)動機(jī)燃燒室可100% 使用氣態(tài)氫安全運(yùn)行。然而，將氫氣從油箱輸送至燃燒室的系統(tǒng)（即分配與調(diào)節(jié)系統(tǒng)）及所需部件技術(shù)在很大程度上仍未被探索，且充滿挑戰(zhàn)。

核心難點(diǎn)在于液態(tài)氫（LH2）。與傳統(tǒng)航空煤油相比，它需要更大空間、更高壓力，且必須保持在極低溫環(huán)境中。氣態(tài)氫僅在 -253 攝氏度以下才會液化，這一溫度被工程界稱為低溫（cryogenic）。從油箱到發(fā)動機(jī)燃燒室前的整個(gè)分配系統(tǒng)，都必須盡可能保持這一溫度恒定 —— 且需覆蓋飛行全階段：無論是巡航高度外界 - 30℃的環(huán)境，還是例如在吉隆坡停機(jī)坪上 + 40℃的地面環(huán)境。

從航運(yùn)技術(shù)轉(zhuǎn)向航空應(yīng)用

由于目前市場上尚無適用于航空的成熟技術(shù)，解決方案來自 DLR 與其他學(xué)科研究人員合作開展的顛覆性研究。油箱、泵、分配管路和換熱器必須在 - 253℃的低溫地面環(huán)境下設(shè)計(jì)、制造并測試，以滿足航空使用要求。

DLR 通過其研究設(shè)施與可模擬航空工況的氫燃料測試基礎(chǔ)設(shè)施，加速新技術(shù)開發(fā)。

液態(tài)氫從油箱輸送至航空渦輪的過程中，需要高達(dá) 100 巴的壓力。為達(dá)到這一壓力，需要可在低溫環(huán)境下工作的專用泵。

“航空工業(yè)中此前沒有同類產(chǎn)品 —— 但航運(yùn)工業(yè)中有，” 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人克里斯蒂安?弗萊因解釋道。DLR 由此與在船用泵領(lǐng)域擁有多年經(jīng)驗(yàn)的意大利萬澤蒂（Vanzetti）公司展開合作，梅塞爾集團(tuán)（Messer Group）則貢獻(xiàn)了低溫技術(shù)專長。

“我們的測試旨在收集數(shù)據(jù)并驗(yàn)證概念可行。這是漫長征程的第一步 —— 而第一步往往是最重要的一步。” 弗萊因補(bǔ)充說。

2026 年 2 月開展的測試達(dá)到技術(shù)成熟度 4 級（TRL 4），即在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中對部件或原型進(jìn)行驗(yàn)證。所采集的數(shù)據(jù)將用于計(jì)算機(jī)仿真，以開展系統(tǒng)規(guī)模化研究—— 將試驗(yàn)規(guī)模調(diào)整至航空實(shí)際所需尺寸。

“通過在未來推進(jìn)試驗(yàn)設(shè)施開展本次測試，我們正在做航空工程師工作中已不多見的事情：不是優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)，而是研究一種全新技術(shù)的設(shè)計(jì)與構(gòu)型。”DLR 推進(jìn)技術(shù)研究所所長弗洛里安?赫布斯特表示。

資金支持

未來推進(jìn)試驗(yàn)設(shè)施于 2025 年 10月建成，由德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和氣候行動部（BMWK）UpLift航空研究計(jì)劃通過航空研究項(xiàng)目管理機(jī)構(gòu)提供資金支持。UpLift 計(jì)劃旨在支持實(shí)現(xiàn)氣候中性航空的技術(shù)開發(fā)。

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