两年前，空中客车公司推出了几种可能的飞机概念， 统称为“zeroe” ，这有助于定义世界上第一架零排放商 用客机，该客机可能在 2035 年投入使用。虽然这些概念 探索了各种尺寸类别、空气动力学布局和推进系统架构， 但它们都有一个共同点：它们是氢燃料的。其中三家公司的发动机使用氢气燃烧来驱动燃气轮机——类似于 今天涡轮风扇和涡轮螺旋桨发动机燃烧煤油的方式，但没有后者的二氧化碳和颗粒物排放。

与此同时，第四架ZEROe概念飞机代表了一架高翼100座支线客机，其发动机吊舱上安装了六个八叶螺旋桨，这一配置最近获得了空中客车公司的专利。虽然表面上类似于涡轮螺旋桨发动机，但这些吊舱实际上包含氢燃料电池，氢燃料电池通过电化学反应产生电力，为电动机提供动力。正是在这种背景下，空中客车公司 一直在进行可行性研究和实验室测试，以实现一种完全 工作的兆瓦级燃料电池发动机和演示机，该发动机和演示器可以在本十年中期（2026年左右）进行飞行测试。

该演示机于今年11月30日在空中客车峰会上首次公开宣布，将使用空客的多模态飞行测试平台——标志性的A380 MSN001。这架飞机将在外部进行改装，以搭载燃料电池发动机吊舱，而在飞机的后机身内部，空中客车公司将安装一个独特的低温罐来容纳液化氢。

它的工作原理

对于这个概念验证演示器，来自低温罐的液态氢被转化为气态。然后，通过从油箱延伸的供应线，并通过外部“短柱”空气动力学和承载支撑结构，将其分配到燃料电池，到达发动机吊架接口。

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气态氢从那里进入吊舱内的燃料电池，其中的氧分子也由来自周围大气的受控气流提供。燃料电池内部产 生的反应产生直流电（DC），该直流电随后通过逆变器转换为交流电（AC）。吊舱前部附近的电动机通过将扭 矩传递给减速箱将电能转换为机械能。在推进链的末端， 螺旋桨提供推力。燃料电池产生的热能需要通过液体冷却系统输送到热交换器，在热交换器中热能消散到环境空气中。水也是电化学反应的副产物，从吊舱后部的出口排出。

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改装A380

A380是氢燃料电池发动机演示机的“主机” 。空客零演示和测试主管 Mathias Andriamisaina表示：“它 内部有足够的空间，因此在容纳我们所需的一切以及测试多种配置方面没有任何限制。” 。“就空气动力学而言，A380是一架非常稳定的飞机。因此，通过短柱连接到后机身的吊舱不会造成太大问题。此外，吊舱及其螺旋桨的气流不会影响 A380尾翼表面 的气流， ”他补充道。

“对于A380，我们还有一架已经完全配备了仪器的飞机。飞行测试仪器是该项目的重要组成部分，在成本和规划方面可能是一个很大的驱动因素。因此MSN001（这架A380出厂编号）非常适合我们。”

团队确定的总体概念是在A380内部进行最小数量的结构改造。他指出：“我们只是加固机身的两个框架， 然后从外部安装这个短柱。然后我们安装一个经过特殊改装的挂架，将吊舱的结构连接到这个短柱上。总的来说，它将能够支撑高持续的静态和动态载荷。”

虽然大多数设备都安装在飞机外部，但在飞机内部有团队所说的“帐篷-tent”——一个10米长、4米宽、 截面呈抛物线状的外壳，将由南特技术中心的空中客车 大西洋团队用碳纤维复合材料制成。在该结构内部可以 容纳多达四个包含液氢的低温罐。在飞行测试期间，帐篷内的实际空气将与飞机外的压力相同。换句话说，安装在这个帐篷里的设备只能“看到”大气中没有压力的环境。这包括来自储罐的氢气供应线，该供应线直接从帐篷到支柱（也在南特制造），然后到外部安装的吊舱 （将在空客位于图卢兹圣埃洛伊的工厂组装）。

Mathias解释道：“使用这种方法可以避免任何氢气进入 A380的主要加压内部的风险，因为储罐中的所有氢气路线也将位于我们的保护性帐篷环境中。还有紧急排气管线，因此如果需要，我们可以将氢气从应急管线中排出。”

空客的其他“第一”

Mathias热情地说道：“与配送中心和电机控制器有 关的一切都是在内部生产的——这是一项‘空客’活动。” “此外，推进系统、相关变速箱和变桨控制是 由我们自己的空客直升机公司以及国防和航天部门的同事开发的。这是空客公司第一次自己制造这样的发动机，这是一个巨大的挑战。” 空客公司的其他首次包括采用高达1000伏直流电 的高压分布式电气架构，以及创建定制的发动机控制系统——这将把机组人员指挥的推力转化为实际轴功率。

接下来的工作

广泛的地面测试活动已经在顺利进行。示例包括电气工作台、热管理系统和几个燃料电池集成工作台。从2024年起，将有更多的集成测试台，如：一个燃料电池系统集成台，具有 200kW的燃料电池堆和一个气候室；用于发动机控制系统的功能集成台（FIB- functional integration bench），以验证真实接口和致动器；以及螺旋桨集成工作台（PIB-Propeller Integration Bench ）。后者将探索螺旋桨变桨驱动齿轮箱集成、齿轮箱耐久性和部分叶片释放测试。同时，新开发的燃料电池飞行演示机电源中心和电源转换器将连接到A380“铁鸟”试验台，以便将其与传统的A380ATA第24章硬件（电源）集成。

同年晚些时候，还将有一个“铁吊舱” 。该试验台将首次汇集各种关键成分：为两台电动机提供800kW的燃料电池功率；电动机控制单元；变速箱；新的高压配电和转换系统；“飞行”空气供应和液体冷却系统。

到2026年，在各种集成台架测试之后，团队将能够在集成测试台架（ITB-integrated test bench )中测试整个系统。这将包括飞行标准燃料电池舱，包括所有各种系统，当然还有螺旋桨。ITB 将于2024年建造，将连接到与A380 MSN001相同的飞行测试仪器，还将有一个位于同一地点的控制室，用于机组人员培训。

Mathias宣称：“从现在到2026年的飞行测试，我们面临着很多挑战，不仅在设计方面，而且在测试方面！” 。

附 图 ：

 

 

注：根据网上资料新编辑。杨超凡 2023.9.10