氢动力飞机展现前景与局限 - 《华尔街日报》

在极短途航班上使用氢能的理由正变得更具说服力。但投资者不应过度解读这对航空业未来发展的预示。

本月早些时候，ZeroAvia宣布获得美国航空的投资，后者可能订购多达100台其氢电混合发动机用于支线飞机。这家英美合资初创企业在新增一系列合作伙伴后，已获得约1000台发动机的预订单，新合作伙伴将联合美国联合航空、阿拉斯加航空和英国航空共同推进项目。ZeroAvia创始人兼首席执行官瓦尔·米夫塔霍夫透露，部分英国机场也即将签约参与氢能基础设施建设。

氢能热潮正处于巅峰。虽然通过电解水清洁制氢成本仍然高昂，但乌克兰战争凸显了西方实现能源独立的紧迫性，并推高了传统燃料价格。

去年，空客公司公布了三种氢能飞机概念设计，计划在2035年前实现其中至少一款的商用化。其中包括一款支线飞机项目，以及两款可覆盖其A320窄体客机（全球最畅销喷气式飞机）大部分航线的机型。根据国际清洁交通委员会最新报告预测，若航空业在2050年前彻底停用化石燃料，氢能飞机将占据支线与窄体客机销量的半壁江山。

然而“氢能飞机”这一术语含义模糊，它指向多种技术路径，每种都面临独特挑战。ZeroAvia的推进系统类似氢燃料汽车，通过燃料电池将氢气转化为电力驱动螺旋桨；而纯氢能飞机则采用传统发动机直接燃烧氢气，这种技术早在1950年代就进行过测试。

仅靠燃料电池产生足够动力一直是个难题。去年小型原型机坠毁后，ZeroAvia决定在两架19座的Dornier 228飞机上测试其新型600千瓦动力系统（计划2024年认证）——其中一架将用电池辅助燃料电池，另一架则搭配传统发动机（至少初期如此）。

这些飞机仅适用于利基市场。主流支线运营商需要至少50座、航程400英里的涡桨飞机。这意味着要等待ZeroAvia研发2000-5000千瓦的下一代动力系统，该公司希望2026年前交付。

对于更远航程，燃料电池重量成为主要障碍。Miftakhov认为技术发展速度足以在2030年代为A320级别客机供能，但专家普遍认为燃烧液态氢在中远程航线上更可行。空客虽未放弃燃料电池方案，但若仅用于其首款支线机型，则2035年的交付目标显得保守。此外，挑战年销售额约200亿美元的GE航空和普惠等涡轮发动机制造商的利益也非易事。

氢燃料燃烧存在不同的问题。其效率低于燃料电池，并且会产生大量非碳气体排放，如水蒸气和氮氧化物。它们对环境的影响尚不明确，因此空客上个月宣布将使用氢动力测试滑翔机来研究其产生的线状云。这是一个明智之举，但也突显了可能阻碍该技术成为绿色替代方案的未知因素。欧洲飞机制造商在决定开发何种氢能飞机时给自己留出的回旋余地，很能说明问题。

无论是用于涡轮发动机还是燃料电池，氢气所占空间都比航空煤油大得多，且无法存储在机翼中。这使得随着航程增加，机身设计难度急剧上升——尽管区域航班仅占民航碳排放总量的7%。

虽然ZeroAvia公司的时间表看似乐观，但当前的行业热潮很可能预示着2030年代区域喷气式飞机将迎来氢电混动革命。不过要实现氢能飞机数百英里以上的远程飞行承诺，目前看来仍如雾里看花。

美国航空公司可能订购多达100台ZeroAvia的氢电混动发动机用于支线客机。图片来源：ZeroAvia**联系作者：**乔恩·辛德鲁 [email protected]

本文发表于2022年8月18日印刷版，标题为《氢能飞机展现潜力》。