寫稿
投稿
來源：兩機(jī)動(dòng)力控制
據(jù)報(bào)道，隨著“氫“燃料作為近期航空航天界的熱門話題，作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商的羅爾斯-羅伊斯（Rolls-Royce）如何看待這個(gè)宇宙中最輕的元素在其脫碳策略中的作用？以下為羅羅公司關(guān)于“氫”的相關(guān)評(píng)論。
羅爾斯-羅伊斯（Rolls-Royce）具有獨(dú)特的地位，可以在許多能源領(lǐng)域（不僅是航空領(lǐng)域）脫碳中發(fā)揮關(guān)鍵作用，而“氫“可以在其中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
在民用航空領(lǐng)域，了解“氫“燃料的機(jī)遇和挑戰(zhàn)是我們持續(xù)不斷的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一部分，該戰(zhàn)略圍繞三個(gè)支柱構(gòu)建：改善燃?xì)廨啓C(jī)；促進(jìn)可持續(xù)航空燃料（SAF）；并處于開發(fā)創(chuàng)新推進(jìn)技術(shù)的最前沿。
“氫”主要是創(chuàng)新支柱的一部分，因?yàn)樾枰_發(fā)新技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施以充分利用其利益。它不是像SAF燃料那樣簡(jiǎn)單直接，SAF已經(jīng)適合為我們的最新一代發(fā)動(dòng)機(jī)提供燃料來源。
目前，我們正在開展工作，以了解基于“氫”能的推進(jìn)技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)，并制定相關(guān)的技術(shù)路線圖，并且我們正在與業(yè)界合作，以充分探索“氫”能的潛力。
“氫”是許多能源和電力行業(yè)脫碳的理想選擇，但我們也認(rèn)識(shí)到航空業(yè)面臨著獨(dú)特的挑戰(zhàn)，部分原因是運(yùn)載“氫”燃料在重量和尺寸受到特定限制，并且由于該行業(yè)對(duì)可靠性和安全性的要求很高，因此工程成熟度壁壘很高，尤其是在航空客運(yùn)服務(wù)方面這一問題更加突出。盡管并非不可克服，但這些要求意味著我們需要確保充分考慮從原型到產(chǎn)品過渡的時(shí)間。
小型氫動(dòng)力支線飛機(jī)有可能在本世紀(jì)末之前提供，而支線飛機(jī)預(yù)計(jì)要到下一個(gè)十年（2030-35年）初期才能投入使用。
使現(xiàn)有的航空發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)“氫”能有多難？
過去我們已經(jīng)成功地用氫/煤油混合物測(cè)試了發(fā)動(dòng)機(jī)，因此我們?cè)谠擃I(lǐng)域確實(shí)有一些經(jīng)驗(yàn)。但是，要使用100%的“氫”燃料，則需要對(duì)現(xiàn)有航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行一些適應(yīng)性修改。
最大的挑戰(zhàn)是管理燃燒系統(tǒng)中的火焰溫度和穩(wěn)定性。還有一個(gè)問題就是要調(diào)整燃料的輸送和管理系統(tǒng)，尤其是液態(tài)氫。因此需要著重于重新設(shè)計(jì)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的這些要素，以及將航空發(fā)動(dòng)機(jī)視為一個(gè)完整的“油箱-排氣”系統(tǒng)，并采取更加整體的整體系統(tǒng)級(jí)方法。
當(dāng)您以電氣方式提供發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力時(shí)，這種整體系統(tǒng)級(jí)方法將變得更加可行。因此，我們?cè)陔姎饣突旌蟿?dòng)力方面的工作，以及在開發(fā)嵌入式電動(dòng)機(jī)和起動(dòng)發(fā)電機(jī)方面的工作，都為未來的“氫”能推進(jìn)系統(tǒng)的開發(fā)提供了技術(shù)補(bǔ)充。
當(dāng)然，如果使用“氫”能推進(jìn)系統(tǒng)也需要飛機(jī)機(jī)體進(jìn)行根本性的設(shè)計(jì)更改，以生產(chǎn)出可以投放市場(chǎng)的產(chǎn)品。飛機(jī)越大，適應(yīng)儲(chǔ)“氫”要求所需的設(shè)計(jì)變更就越激進(jìn)，1kg氫能是煤油的3倍，但更重要的是它的體積卻是煤油的5倍。
工業(yè)界還需要一種全新的基礎(chǔ)設(shè)施形式來處理和運(yùn)輸氫，液態(tài)形式的氫必須保持在-253°C，目前航空業(yè)尚不存在這種技術(shù)。
氫能如何補(bǔ)充正在開發(fā)的其他技術(shù)，以幫助使航空業(yè)朝著更加可持續(xù)的未來發(fā)展？
未來的畫面似乎正在出現(xiàn)：顯然由電池供電的飛機(jī)的航程最短?；旌蟿?dòng)力、全電動(dòng)或氫能為中小范圍航程的客機(jī)提高動(dòng)力；更大航程范圍的客機(jī)上仍將使用更為高效的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，因此隨著航空業(yè)向更可持續(xù)發(fā)展的未來過渡，我們應(yīng)該期望看到解決方案的組合。
因此，仍將需要我們今天熟知的航空發(fā)動(dòng)機(jī)或非常接近的衍生產(chǎn)品，但是很有可能它們將由可持續(xù)航空燃料SAF或氫氣提供燃料。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)也將繼續(xù)發(fā)展，我們看到所有這些技術(shù)的結(jié)合將使推進(jìn)系統(tǒng)變成一個(gè)效率更高，提供更好性能的系統(tǒng)。我們的愿景是結(jié)合創(chuàng)新技術(shù)，這些技術(shù)將提供可能由氫氣提供動(dòng)力的更高效的機(jī)械和電氣混合動(dòng)力系統(tǒng)。
在后疫情的世界中，可持續(xù)性將是重中之重，我們將需要了解如何在更廣泛的路線圖中使用氫能來使我們的世界脫碳，這不僅適用于航空領(lǐng)域，還適用于其他形式的運(yùn)輸長(zhǎng)期技術(shù)發(fā)展。
在羅羅公司的動(dòng)力系統(tǒng)部，我們已經(jīng)積極參與了多個(gè)制氫項(xiàng)目，這些項(xiàng)目為我們提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。我們最近宣布與最近成立的戴姆勒（奔馳制造公司）/沃爾沃合資公司建立合作關(guān)系，將其氫燃料電池用于固定式燃料電池發(fā)電機(jī)，作為數(shù)據(jù)中心等安全關(guān)鍵設(shè)施的應(yīng)急發(fā)電機(jī)。這將提供一種可替代當(dāng)前柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的無排放產(chǎn)品，這些也可以用在微電網(wǎng)解決方案中。
我們的小型模塊化反應(yīng)堆計(jì)劃也將產(chǎn)生零碳電力，可將其用于直接為電網(wǎng)供電，或?qū)嶋H上可用于驅(qū)動(dòng)電解槽產(chǎn)生綠色氫。然后氫可以用作能量載體本身或進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為可持續(xù)的航空燃料。
氫基經(jīng)濟(jì)雖然吸引人，但實(shí)現(xiàn)它的障礙包括：大規(guī)模采用、大規(guī)模生產(chǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施投資、大容量存儲(chǔ)、分配和安全考慮。還有一個(gè)問題是如何同時(shí)建立供氫技術(shù)的供求關(guān)系，以確保擴(kuò)大規(guī)模來降低成本。
如果我們希望氫成為可持續(xù)發(fā)展的解決方案，我們還需要研究其生產(chǎn)的全生命周期——如今幾乎沒有真正的“綠色”氫生產(chǎn)。
人們迫切希望現(xiàn)在就采取行動(dòng)應(yīng)對(duì)氣候變化，而不是長(zhǎng)期采取行動(dòng)。SAF已準(zhǔn)備好響應(yīng)這一需求，無需重新設(shè)計(jì)飛機(jī)?，F(xiàn)在，我們需要了解如何引入“氫”燃料。我們還必須認(rèn)識(shí)到，對(duì)于全球化的遠(yuǎn)程航空旅行市場(chǎng)而言，SAF可能是當(dāng)前唯一的選擇。
因此，盡管目前“氫”被大肆宣傳，但基于“氫”的動(dòng)力航空并不是靈丹妙藥。航空推進(jìn)系統(tǒng)仍將需要采用不同解決方案的組合，包括SAF、電動(dòng)、混合動(dòng)力和更高效的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，為不同的飛行任務(wù)提供動(dòng)力并相互補(bǔ)充，以幫助整個(gè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)其脫碳目標(biāo)。
