空客调整ZEROe氢动力飞机计划，优化燃料电池设计并专注推进系统开发

尽管投入使用时间推迟了 10 年之久，空客仍在推进其 ZEROe 氢动力飞机计划，并对概念性燃料电池客机的设计进行了调整，该客机可在 1,000 海里（1,850 公里）的航线上搭载多达 100 名乘客。

根据正在进行的测试，该公司计划对氢燃料电池推进系统的功率密度和效率进行改进，使设计能够使用四个 2.5MW 装置，而不是早期版本中的六个 1.25MW 发动机。

3 月 25 日，在图卢兹举行的空中客车峰会上，零排放飞机副总裁 Glenn Llewellyn 公布了修改后的配置，他表示：“今天，我们重申了我们的信念，即氢能可以而且将会飞起来。”

上个月，波音公司宣布将 ZEROe 计划推迟 5 至 10 年，并且年度资金削减 25%，此后人们对该公司追求氢推进的承诺产生了怀疑。

报告将这一问题归咎于技术准备度低，以及制定监管框架和氢气生产及分配基础设施的进展缓慢。

空客首席执行官纪尧姆·福里在峰会上表示，过早启动该项目可能会开发出“一种‘氢能协和式飞机’，我们会有一个解决方案，但在规模上不具备商业可行性。”

这款 100 座飞机于 2020 年首次亮相，是 ZEROe 计划中三款氢动力概念飞机之一（还包括氢燃烧设计）。计划于 2030 年代中期投入使用。

但从那时起“我们就不断推进我们的研究”，卢埃林说。

作为这项努力的一部分，空中客车一直在开发以液态氢为动力的 1.2MW 燃料电池动力系统。

自 2023 年以来，地面测试一直在慕尼黑附近的奥托布伦工厂进行，并于当年晚些时候将动力系统的全部输出功率提高到 1.2MW。

发动机开发负责人 Hauke-Peer Luedders 表示，整个系统的测试将持续到 2024 年，并且仍在进行中。“我们已经积累了大量经验，”他说。

因此，空客得以重新设计发动机，重量和体积减少了 15%。架构简化（包括将部件数量减少 50%）也带来了“运行可靠性的显著提高，同时又不损害安全性”。

例如，现在每台发动机将配备两台 1MW 电动机，而不是奥托布伦试验台上当前版本上的四台功率较低的电动机。

此外，该发动机还配备了改进的热管理系统，使用一对大型侧面进气口（而不是两个侧面进气口）和发动机舱下侧的进气口。

吕德斯说，这使得内部结构变得更轻、更简单，而且还允许装置在飞机静止但燃料电池运转时利用螺旋桨产生的气流。

空客还在研究如何减少燃料电池产生的水产生的尾迹。不过，Luedders 拒绝透露细节，理由是专利前保密。

空中客车公司通过其与汽车专家 ElringKlinger 成立的合资公司 Aerostack 自行开发燃料电池。Luedders 声称，最终的 1MW 燃料电池堆采用低温质子交换膜，是世界上第一个从一开始就符合“航空要求”的系统。

他说道：“我们现在正开始迈向显著的性能改进，并将重量降低到（生产水平）。”

空客原本打算在本世纪晚些时候在 A380 试验台上对燃料电池推进系统进行飞行测试，但由于更广泛的项目延迟，该计划已被搁置。

然而，Luedders 说，去年年底，在改变计划之前，用于飞行测试的动力系统已经通过了关键设计审查 (CDR) 里程碑。

他说，完成 CDR 流程为发动机团队提供了“关于如何真正设计出符合空气动力学且适合飞行的发动机的重要经验”。

之前计划用于飞行测试的动力系统目前正在建造，现在将在奥托布伦组装，并使用地面测试资产，最终由外部合作伙伴提供的定制不锈钢罐中的液氢运行。

他补充说，“下一代”系统的调试很可能会在 2026 年开始，这将导致 Llewellyn 所说的在次年进行“完整的端到端系统的测试”。

目前，空中客车位于法国南特和德国不来梅的工厂正在建造一个可容纳 100 公斤液态氢的独立燃料箱及其相关控制系统。

该燃料箱的测试将于今年年底在法国东部格勒诺布尔的液化空气先进技术工厂进行。

氢气储存和分配负责人安迪雷诺兹表示，这架拥有 100 个座位的 ZEROe 概念飞机将使用两个储氢罐，每个储氢罐可容纳约 750 公斤液氢。

卢埃林表示，空客将利用 ZEROe 的延迟“进一步提高我们正在研发的氢技术的性能”，并可能融入低温超导等处于早期开发阶段的新技术。

他补充道，尽管空客将“坚持 100 至 200 个座位的概念”，但“我们仍在研究如何推动这项技术的发展”。

如果目标是一款容量更大或航程更长的飞机，卢埃林表示，推进结构“需要有所不同”，纳入低温冷却电动机等功能：“需要引入这些技术，才能大幅扩大（飞机）的规模。”

卢埃林表示，ZEROe 范围变化的另一个后果是决定“将精力集中在燃料电池推进系统上”，放弃考虑氢内燃机。他指出，只有燃料电池动力系统才有可能实现“接近零排放”的飞机。

福里坚称空客不会放弃氢能：“我们完全相信这是未来的能源，”他说，但“还有很多工作要做”。