兆瓦級氫燃料航空渦槳發動機首飛成功,助中國佔據領先地位

2026年4月4日(星期六),在湖南省株洲蘆淞機場,一架起飛重量為7.5噸、配備AEP100發動機的無人貨運飛機成功起飛,飛行16分鐘,航程36公里,速度220公里/小時,飛行高度300米。
Sputnik
此次首飛有何意義?
世界各地許多公司都致力於氫能航空的研究,尤其是在歐盟、俄羅斯和美國。然而,它們目前仍處於低功率驗證機的地面測試或飛行測試階段。例如,搭載80千瓦發動機的HY4飛機於2023年首飛。而中國在功率(兆瓦級發動機)和飛行測試階段都處於領先地位。
開發氫動力發動機需要複雜的工程解決方案:
液氫的燃燒速度比煤油快數倍。這面臨諸多挑戰:回火、爆震和振蕩——專家稱之為氫動力飛機發動機研制的主要“阻礙因素”。
AEP-100的工程師們面臨著如何平衡兩個極端條件的挑戰:渦輪螺旋槳發動機燃燒室內的極高溫度和液氫的超低儲存溫度——253°C。
液氫儲存系統本身重量不輕,需要大量的低溫隔熱材料。設計一款能夠維持飛機有效載荷的氫動力發動機,每一公斤的重量都至關重要。
所有這些都表明,中國在多個先進發展領域取得了顯著的工程技術進步。
氫燃料有哪些優勢?
氫氣燃燒時只產生水蒸氣,不產生溫室氣體。對於一個碳排放量約佔全球2.5%且仍在持續增長的行業而言,這關乎生死存亡。在該行業的領先地位鞏固了中國在全球氣候議程中的領導地位。
氫氣的單位質量能量密度是航空燃料的三倍。理論上,在燃料重量相同的情況下,飛機可以飛得更遠或運載更多貨物。
成本效益:隨著“綠色”氫氣(由可再生能源生產)生產成本的降低,氫能航空的經濟優勢將日益凸顯。據估計,使用氫動力無人機運輸貨物的每噸公里成本可能比同級別載人貨機低40%。
背景與展望:氫能技術能否變革航空業?它在中國又將如何發展?
氫能航空的“鼻祖”是蘇聯圖-155實驗飛機,它是圖-154客機的改進型。1988年,圖-155首次驗證了使用液氫燃料飛行的可行性,它用一台專門設計的NK-88氫燃料發動機替換了四台煤油發動機中的一台。由於燃料箱和隔熱層較重,燃料儲存裝置被單獨安裝在飛機尾部。然而,當時這項技術尚處於試驗階段,並不普及——輕質復合材料發展不足,更重要的是,缺乏生產廉價“綠色”氫氣的技術。
如今,中國是世界上最大的“綠色”氫氣生產國(通過利用太陽能和風能進行水電解制氫)。中國在物流和低空航空領域擁有巨大的國內市場。現在,中國也擁有了自己的氫燃料飛機發動機。市場需求和全循環技術的可用性為中國氫能產業的發展提供了廣闊前景。
在目前的技術發展階段,氫發動機尚不會對煤油動力航空構成威脅。液氫儲存系統相對較大的質量仍然使得氫動力飛機不適用於長途飛行。然而,氫能航空在短途物流領域,尤其是在無人貨運飛機發展方面,有望找到其發展空間,這尤其考慮到中國大力發展“低空經濟”和無人系統。
開發人員設想了一個分階段實施的方案:
第一階段(未來幾年):在“低空經濟”(中國正在積極發展的概念)框架下,開展無人貨運和島嶼物流。
第二階段:區域客運——載客量為30至70人的小型飛機。
第三階段:遠程航空。這雖然已是2030-2040年的時間跨度,但路徑已然規劃。
中國邁出了重要一步。現在,全世界都在密切關注AEP100從“世界首款”到“標準商用發動機”的轉變速度。以目前的技術應用速度來看,這一天應該不會太遠了。
氫能領域新突破:中國大型固態儲氫設備實現首次充氫狀態海運出口