Flying Fuel Cell™：MTU Aero Engines 开发航空燃料电池技术

• 计划于 2035 年投放市场的短途通勤和区域航班
• MTU 子公司 eMoSys 开发了一种电动机

2023 年 6 月 19 日——航空推进系统是实现空中零排放的主要因素。MTU Aero Engines 正在研究适用于所有额定推力和额定功率的各种概念，以实现航空业的宏伟目标。“除其他外，我们正在推进动力总成的全面电气化，”MTU 首席执行官拉尔斯瓦格纳解释道。“我们已经确定使用燃料电池将液态氢转化为电能是实现这一目标的最大潜力领域。”

MTU 的革命性概念称为 Flying Fuel Cell™ (FFC)。一个由大约 100 名专家组成的团队——并且还在不断壮大——目前正在慕尼黑致力于 FFC。其背后的原理是燃料电池将液态氢转化为电能。这意味着高效电动机驱动螺旋桨。这种方法有很多优点。首先，燃料电池非常高效。除此之外，它们不会排放 CO 2、氮氧化物 (NOx) 或微粒；唯一的排放物是水。“FFC 将对气候的影响降低了 95%，因此几乎为零，”工程与技术高级副总裁 Stefan Weber 博士解释说。

计划要求 FFC 首先用于较短的通勤和区域航班。Weber 继续说道：“我们的目标是在 2035 年在那里投放市场。” 随着效率的提高，飞行燃料电池将从 2050 年开始用于中短途飞行，进一步减少商业航空对气候的影响。

MTU 和 eMoSys 开发电动机

用于 MTU-FFC 的高效电动机由 eMoSys GmbH 开发。这家总部位于施塔恩贝格的电动机开发商和小批量制造商自 4 月以来一直是 MTU 的一部分。因此，这家德国领先的发动机制造商不断扩大其与动力传动系统电气化相关的专业知识和活动。关于收购的公告。

eMoSys 电机已经提供了当今已知的最高功率密度和可靠性。这些电机主要用于汽车、赛车、铁路和医疗领域。eMoSys和MTU目前为FFC开发的电机将是eMoSys的第一个航空应用，也将树立新的标准。“它在功率密度、尺寸和重量方面实现了卓越的价值，”慕尼黑 MTU 飞行燃料电池总工程师 Barnaby Law 解释说。

数据显示：该电机直径仅为 300 毫米，重量仅为 40 千克，设计用于连续输出 600 千瓦，并实现每千克 15 千瓦的性能密度。罗：“这些都是突出的电机价值，已经充分考虑了它们与飞行燃料电池的集成和相互作用。” 他继续说道，“超过 96% 的电机在连续输出功率时具有非常高的效率，并产生相对较低的热负荷。” 这位燃料电池专家列举了另外两个独特的特性：液冷电机可以在高达 85 摄氏度的温度下工作，并且还具有多堆栈兼容性。“该设计将 eMoSys 之前为赛车运动电机提供的高性能与我们的航空高可靠性和安全标准相结合，”Law 总结道。

与 DLR 和 EASA 的合作

FFC 技术的开发工作正在与德国航空航天中心 (DLR) 合作进行。“MTU 的工作是开发整个氢动力燃料电池动力总成，包括液态氢燃料系统和控制系统，”Law 解释说。DLR 拥有的 Do228 被用作技术平台和飞行演示器。目标是用 600 kW 电动动力总成替换两个传统燃气轮机推进系统中的一个，该动力总成由 MTU 制造的氢动力燃料电池提供能量，并测试新配置。合作伙伴的目标是在本世纪中期启动飞行实验室。在此之前将进行广泛的地面测试和预先测试。

在开展这项工作的同时，MTU 还与欧盟航空安全局 (EASA) 合作，制定审批要求。韦伯补充道：“我们已经开始建立创新合作伙伴关系，我们正在共同研究未来飞行燃料电池认证的可能选择，因为这里的每个参与者都处于未知领域。” 为了使飞行燃料电池作为一种创新的推进概念安全运行，必须定义新的标准、批准规范和文件编制程序。

首席执行官瓦格纳总结道：“对于像 MTU 这样的发动机制造商来说，开发适航燃料电池是一个巨大的机遇，因为我们在此过程中获得的经验和数据，包括航空法规定的控制和资格领域，对于进一步的产品开发过程。”