2023年3月25日,由中国工程院杨凤田院士倡导的首款四座氢燃料内燃机飞机验证机在沈阳某机场完成首飞,这是我国自主研制的第一架以氢内燃机为动力的通航飞机。
该飞机是在辽宁省科技厅“四座氢内燃机飞机验证机研制”项目资助下,沈阳航空航天大学组织辽宁通用航空研究院自2021年开始开展项目研制工作。
机型基础是辽宁通用航空研究院研制的“锐翔”系列电动飞机。
氢内燃机基础是一汽集团研发的“红旗”2.0L零排放增压直喷氢燃料专用发动机。
研发团队是辽宁通用航空研究院和一汽研发总院、哈尔滨工业大学、天津大学、联合汽车电子有限公司、北京理工大学、天津内燃机研究所(天津摩托车技术中心)、北京久安通氢能科技有限公司等单位密切合作,组成以杨凤田院士领衔的技术团队开展氢燃料内燃机在航空应用方面的论证。
据沈阳航空航天大学介绍,飞机采用上单翼、低平尾、前置螺旋桨、前三点式不可收放起落架的布局形式;飞机翼展13.5米,机长8.2米,使用高压气态储氢,储氢重量4.5kg,巡航速度180km/h,氢内燃机最大热效率大于43%,综合热效率大于40%,留空时间大于1小时。
据了解,2021年,一汽集团自主设计研发的首款红旗2.0L氢能专用发动机就已下线交付,标志着红旗品牌内燃动力正式开启“零碳排放、零污染”的“双零”时代。氢能发动机是氢能源应用的 重要技术路线之一。
据沈阳航空航天大学介绍,由于氢内燃机对氢气纯度没有特殊要求,并且可以使用内燃机行业已有的技术和生产线,因此与氢燃料电池相比更具价格优势。该飞机使用氢作为动力来源,具有热值高、无污染、资源来源广泛等优点,在降低碳排放的同时保持较高的工作效率,有助于在航空业尽早实现双碳目标。
今年全国两会期间,曾经有两位全国人大代表提出应尽快促进氢内燃机技术发展。玉柴股份电气技术高级技师李海桦表示:“建议国家能够立足于燃氢内燃机动力装备多领域示范、氢能动力系统测试验证等应用场景,指导我国企业开展分布式、模块化的高效灵活制氢关键技术研究与示范项目,加快燃氢内燃机动力在我国的推广应用。”一汽解放大连柴油机有限公司装配车间发动机装调工、高级技师、首席技能大师鹿新弟认为,与氢燃料电池相比,氢内燃机成本低,有良好的燃料适应能力,经处理后可实现零碳零氮排放。而且,氢内燃机可燃烧低纯度的工业副产氢,这一特点使其可就地尽快实现工业副产氢来源广泛地区的示范性推广应用。
从现阶段来看,氢内燃机具备高效、低碳等优势,能实现近零污染物排放。而且,相对于燃料电池汽车,氢内燃机技术还拥有比较明显的成本优势,有望在飞机、轮船等非陆地交通载体上大显身手。
此次通过四座氢内燃机飞机验证机的成功首飞,验证了氢内燃机作为航空动力的可行性,攻克了一系列关键技术,为后续氢动力飞机研制打下坚实基础。