RTX HySIITE项目实现氢燃料航空发动机燃烧室测试重大突破

Lance Smith 站在控制室里，透过玻璃窗望着，他的眼睛盯着隔壁房间的测试航空装置发出的蓝色火焰。

几个小时以来，天然气一直流入位于康涅狄格州东哈特福德的 RTX 技术研究中心 （RTX Technology Research Center） 的一个设施中的燃烧室，该设施模拟发动机的热量和高压。Smith 发出信号让测试工程师拨动开关，然后看着火焰立即变成发光的橙红色。

这就是他需要的确认。首次以氢气为测试燃烧室提供动力 - 这是普惠公司一个名为HySIITE，即氢蒸汽喷射，中冷涡轮发动机项目的重大发展。

“这是你看到真正新事物的罕见时刻之一，”RTX 高级技术研究员 Smith 说。“但随后你要弯下腰来确保它是正确的。”

事实确实如此。史密斯和他的团队检查了又一次数据，HySIITE 测试表明“你可以燃烧氢气，很干净，”他说。

“你可以安全、稳健地燃烧它。你不会烧掉燃烧室，但你可以把这种爆炸性、高度易燃的气体放入燃烧室中，安全稳定地燃烧。而且它采用的包装非常高效。结论是这里有一个解决方案。

由美国能源部高级研究计划署-能源赞助的普拉特和惠特尼的HySIITE项目的结果显示，RTX正在推进技术，这将使航空工业能够大规模使用氢能。该项目是独一无二的，因为它针对液氢进行了优化，从发动机废气中捕获水，从而提高效率并减少氮氧化物 （NOx） 排放。这是 RTX 正在开展的几个项目之一，因为该公司利用其商业航空业务和研发能力来推动氢能成为一种强大、高效和变革性的航空燃料。

虽然 HySIITE 计划于 2024 年 12 月结束，但 RTX 正在开展另外两个新项目，以推动氢能在航空领域的未来：氢能先进发动机研究 （HyADES），该计划由加拿大 INSAT（可持续航空技术倡议）支持，旨在促进氢能在涡轮螺旋桨飞机中的使用;以及 COCOLIH2T，该公司专注于创造一种在飞机上储存燃料的方法，并得到了欧盟清洁氢能联合企业的支持。

由美国能源部赞助的Pratt & Whitney的氢蒸汽喷射，中冷涡轮发动机（HySIITE）台测试的结果显示，RTX正在推进技术，使航空工业能够大规模使用氢能。该项目是 RTX 开展的几个项目之一，因为该公司利用其商业航空业务和研发能力，将氢作为一种强大、高效和变革性的航空燃料推进。

HySIITE 台架测试达到或超过了性能预期。亮点包括：

• 冷凝器展示了每 3 秒捕获 1 加仑水，满足设计要求。
• 使用 H2 燃料的单喷嘴燃烧室测试表明，与基准 GTF 发动机相比，NOx 减少了 99.3%。
• 该架构保持了最初的能效提升高达 35% 的性能估计。
• 蒸发器在废气路径中有效运行。

先承担困难的部分

该公司在该领域的成功 HySIITE 测试和工作表明，氢气有可能成为一种常见且强大、高效的航空燃料。

“我们正在了解其价值，”RTX 首席科学家 Michael Winter 说。“HySIITE 是未来氢燃料和大规模推进最可实现的架构。如果氢能得到广泛使用，Pratt & Whitney将为那个未来做好准备。

“无论我们推出什么新技术，它们都需要比当今飞行的任何产品都更安全，并且需要提供更好的客户价值，”他继续说道。“如果我的发动机效率提高了 35%，那将为我们的客户、航空公司以及我们国家和盟友的空军节省大量成本。”

温特说，这个结果是在Pratt & Whitney和RTX取得的，因为公司的工程师们 - 他们学会了“先承担困难的部分，然后明白它会起作用。

“这表明的方法之一是敏捷技术开发，”Winter 说。“我们选择最困难的技术挑战，并积极选择首先展示这些挑战。”

低沉的咆哮

在 Smith 旁边的控制室里，Jacob Snyder 正在测试 HySIITE 程序的另一部分 - 钻机的蒸发器。Pratt & Whitney的首席工程师斯奈德和他的团队需要证明它可以在喷气发动机的排气中存活，直到发动机的使用寿命。

“那就像一声低沉的咆哮——有点像在飞机上——空气冲过的低沉咆哮，”斯奈德回忆起测试室。“这东西爆炸的可能性不为零。当它以优异的成绩通过测试时，人们感到如释重负。我监测了流入的水流和空气的温度，并确保它们在我们预期的范围内。这些部件承受着很大的热应力——它们基本上是吸收室温水并将其加热，因此温度梯度很大。总是有一点不确定性。

“所有测试结果都比预期的要好，这一事实确实让我们认为这项技术可能是氢能未来的可行选择，”他继续说道。

工作仍在继续

John 胡 是加拿大Pratt & Whitney的燃烧技术经理，负责 2024 年 1 月启动的 HyADES 计划。该项目在现有的 PW127XT 涡轮螺旋桨发动机中展示了氢气，这样做可能会提供近期的进步。

“有很多关于混合动力和提高发动机效率的讨论，我们看到这是一种多管齐下的方法，所以我们希望做好准备，”胡 说。“我们必须在客户面前做好准备。”

全新的概念

对于 Smith 和 Snyder 来说，当他们看到 HySIITE 测试奏效的那一刻，对行业和他们来说都具有里程碑意义。

“在你的职业生涯中，有几次你会做一些新的和令人兴奋的事情，这就是其中之一，”史密斯说。“你并不经常尝试一个全新的概念。在职业生涯结束时，这是一个亮点。这是你随身携带的成就。