英國測試用氫燃料驅動航空噴氣發動機

索爾茲伯里平原上角落的一家軍事基地里正在測試一種小型飛機噴氣引擎,這是一次可能給航空業帶來巨大變化的測試。

引擎本身幾乎和常規引擎沒有兩樣。這是一款羅爾斯·羅伊斯AE-2100A汽輪機,廣泛用於世界各地的支線飛機。

但不同尋常的是這種引擎使用的燃料。這是現代飛機引擎首次以氫做燃料運轉。

這個引擎沒有外殼,裏面複雜的線路和管道都裸露在外面。引擎被固定在一個堅固的測試台上,工程師們在安全距離以外的控制室裏通過屏幕監測。

這次引擎測試由羅爾斯·羅伊斯公司進行,之前他們同易捷航空合作在德比郡(Derby)已經進行過研發。

羅爾斯·羅伊斯公司的工程師
在目前發動機測試中,發動機以低速運動

最初的目的很簡單,即展示可以用氫燃料、而非常規的航空燃料驅動和控制噴氣發動機。

長期計劃是讓氫能發揮主要作用,讓航空業繼續擴展,而同時又能大幅度減少排放。

羅爾斯·羅伊斯(Rolls-Royce)宇航技術和未來計劃主管阿蘭·紐比(Alan Newby)說,「我們研究氫能的原因是要真正努力實現零排放。」

「通常我們會用煤油驅動這種發動機。煤油是碳氫化合物,燃燒時會產生二氧化碳。」

「用像氫這樣燃料的妙處是它不含任何碳,因此在燃燒的時候不會產生二氧化碳。」

這個項目得到易捷航空的支持,該航空公司已經資助了數百萬英鎊進行初期實驗。

易捷航空公司首席運營官大衛·摩根
易捷航空公司首席運營官大衛·摩根稱氫燃料是令人興奮的選項

該公司認為氫能是減少短途航運排放的最佳途徑。

易捷航空公司首席運營官大衛·摩根(David Morgan) 說,「我們幾年前開始研究未來飛機可能使用什麼燃料的問題。」

「我們研究了電池技術,但很明顯電池技術可能不適用於我們飛行的大型商用飛機。」

「我們於是得出結論,認為氫能將是個令人興奮的選項。」

比較電池,氫能燃料的優勢是每公斤提供更多動力。電池對於大飛機來說過於沉重。

不過要實現氫能航行仍然有很長一段路要走。到目前為止的測試只是展示了噴氣發動機能夠使用氫燃料啟動,並且低速運行。

氫燃料罐
氫燃料比常規航空燃油需要更大,更複雜的存儲空間

從目前階段達到能夠建造全新的發動機,用它驅動客機安全飛行,需要進行大量研究和大量投資。

飛機本身也需要重新設計。氫燃料即使在液體狀態,和能夠驅動飛行同樣距離的煤油相比,佔用空間約為煤油燃料的4倍。

把氫轉化成液態,需要把溫度降低到-253°。在燃燒的時候,又需要把氫轉化成氣態。

羅爾斯·羅伊斯公司的阿蘭·紐比說,「從這個角度看,飛機設計需要很大的改變。」

「飛機將需要裝氫的燃料箱。而且需要把燃料箱保持在很冷的低溫。」

「然後還有如何將氫燃料注入發動機的問題。」

羅爾斯·羅伊斯公司的宇航技術和未來計劃主管阿蘭·紐比
羅爾斯·羅伊斯公司的宇航技術和未來計劃主管阿蘭·紐比說實現用氫燃料驅動航空發動機,還需要解決許多工程問題

另外一個關鍵問題是從哪裏得到氫燃料,因為這會影響到氫燃料本身可能帶來的巨大的環保好處。

測試中使用的氫來自蘇格蘭奧克尼(Orkney)島上的歐洲海洋能源中心。

他們用電分解水產生氫和氧。所需的電能來自海浪和風能。這樣這種氫就是十分清潔的能源。

不過現在工業用途的大部分氫都來自某種高溫蒸汽混合高壓天燃氣的加工程序。

但是這種過程產生大量的二氧化碳,這些氣體被排放到大氣中。另外這個過程也需要耗用大量能源,能量來源是化石燃料。

另外一個獲取途徑就是所謂的藍色氫。其生產過程相同,但是二氧化碳被捕捉、儲存並再次利用。

在理論上說,這個過程產生的氫能更清潔,更低碳。但是去年康納爾大學和斯坦福大學的研究人員發表論文對此提出了挑戰。

他們認為使用藍氫對地球造成的損害實際上大於使用化石燃料。

英國環境與運輸部官員馬特·芬奇(Matt Finch) 說,「目前存在很多關於氫的樂觀情緒。」

「很多人說我們能使用氫,我們需要氫。你能聽到各種說法,即它能應用於轎車,卡車,輪船,飛機上,還能用於家庭取暖,還有化工。」

「目前英國生產的綠氫實際上為零。要滿足所有人的需求,完全不可能。」

芬奇認為綠氫供應在未來數十年都要受到限制,而且他說航空在這方面可能並非政府的重點。

所有這些都說明,零排放的氫動力用于飛機、成為日常生活的一部分,可能還要等幾十年才能實現。

即使到那時候,氫能源的使用仍然可能局限於短途航運,至少在初期時。許多人認為,長途飛行更實際的解決方案是使用合成的可持續燃料。

不過在索爾茲伯里平原上進行的初步試驗可能在將來某一天會被看作是為航空業的技術革命邁出的第一步。