随着 HySIITE 初步测试结束，普惠对氢能潜力充满信心

在对动力装置“最难部件”进行的组件级测试证明了该架构的可行性和优势后，普惠公司对 21 世纪 50 年代革命性的氢燃烧、蒸汽喷射涡轮发动机的潜力越来越有信心。

单独来看，氢燃烧和蒸汽喷射都不是新技术，但普惠公司的挑战是将它们组合成一个系统，以满足航空业严格的重量和尺寸限制，同时将温室气体排放量减少到接近零。

在一个为期两年、由美国政府支持的项目中，普惠公司设计、建造并测试了氢蒸汽喷射中冷涡轮发动机 (HySIITE) 概念的三个关键部件——燃烧器、冷凝器和蒸发器。

虽然氢燃烧不会产生二氧化碳或颗粒物，但却会导致氮氧化物和水蒸气的排放增加——这两者都是导致全球变暖的因素，后者是通过形成尾迹而导致的。

普惠公司先进概念技术研究员 Neil Terwilliger 表示，尽管发电行业会使用蒸汽或注水来提高效率，但普惠公司的工程师需要找到一种方法来利用该技术，而不需要“每次飞行都携带三四万升水”。

他补充道，该研究计划的目的不是证明氢气可以在发动机中燃烧，而是回答这个问题：“如果使用氢气作为燃料，我们将如何设计不同的发动机？”

普惠公司的概念至少从表面上看是一种传统的齿轮风扇发动机。但它并不是简单地排出发动机核心的废热——否则就会损失的“有用能量”，而是利用这些废热对蒸发器中的水进行过热以产生蒸汽。然后蒸汽被注入燃烧室的上游，“有效地将废热对流回循环”。

由于蒸发器已经冷却了废气流，“它已经非常接近冷凝温度”，通过将其送入一系列冷凝器和分离器，产生了水并循环回系统。

蒸汽喷射过程提高了发动机的效率和功率密度，并减少了氮氧化物的排放——“基本上将氮氧化物的排放量降至几乎为零”，普惠母公司 RTX 的首席科学家迈克尔·温特博士说。

事实上，推进专家表示，该架构比最新一代 PW1100G 齿轮传动涡扇发动机能源效率高 35%，二氧化碳排放量为零，氮氧化物排放量减少 99.3%，半闭环系统意味着不会排放水蒸气。

NOx 排放结果明显好于普惠公司的初步估计：当普惠公司在 2022 年公布测试计划时，它根据其能够执行的模型预测 NOx 排放量将“更为保守”地减少约 80%。

温特表示，为了开展 HySIITE 研究，普惠公司建造了三个独立的试验台，重点关注风险最高的项目，以在模拟运行条件下评估部件。其中包括“在排气管中放置冷凝器并使其存活”，以及“使用氢气流冷凝水”。

特威利格表示，对于冷凝器的有效性也存在不确定性——“出来的水是否会非常微小且难以捕获，或者你是否可以将水桶放在它后面”。

事实上，测试表明冷凝器每秒能够在发动机层面回收 1.26 升。

还需要进行测试来验证普惠公司预测的冷凝器压力损失，“因为如果压力损失太大，整个系统的性能可能会崩溃”。

对于采用 0.8 蒸汽-空气比的燃烧室，普惠公司试图“证明我们可以在如此多的水存在下进行氢气燃烧”。

但结果是积极的，表明氢气的“具有挑战性的高火焰速度和温度通过引入蒸汽而被有效控制”，特威利格说。

同时，蒸发器作为一种热交换器，“一侧必须有高压水和过热蒸汽，另一侧必须位于喷气发动机的排气口”。

他说，普惠公司的重点是“证明我们能制造它，证明它能在那种环境下持久耐用，并能成功蒸发水分而不散架”。他补充道，最终“整件事情都保持完整”。

至关重要的是，测试证明 HySIITE 架构适合现有的窄体机舱结构。