前不久，中國航發(fā)集團湖南動力機械研究所自主研制的兆瓦級氫燃料航空渦槳發(fā)動機AEP100配裝7.5噸級無人運輸機在湖南株洲蘆淞機場成功首飛。這是全球首次兆瓦級氫燃料航空渦槳發(fā)動機試飛。

　　液氫主閥打開、氮氣吹除、發(fā)動機點火啟動、上推轉(zhuǎn)速……隨著現(xiàn)場指令下達，發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器和排氣溫度傳感器回傳的信號數(shù)據(jù)快速上升，發(fā)動機核心機轉(zhuǎn)速從慢車狀態(tài)快速上推至100%轉(zhuǎn)速，成功達到起飛功率狀態(tài)，現(xiàn)場響起熱烈的掌聲。

　　當(dāng)無人機平穩(wěn)落地，我非常激動。雖然首飛只飛了16分鐘，但我們準備了5年，從無技術(shù)基礎(chǔ)、無經(jīng)驗參考、無試驗條件的“三無”狀態(tài)，一步步走到發(fā)動機性能達標的狀態(tài)，在氫能航空的征途上不斷突破。

　　為什么要研制這一新型發(fā)動機？這是因為，氫動力是我國航空降碳的重要路徑。與傳統(tǒng)航空發(fā)動機相比，這款液氫渦槳發(fā)動機除了具有零碳排放的優(yōu)勢，還具備能耗更低、壽命更長、高原高寒等極端環(huán)境適應(yīng)性更好等優(yōu)點，有望成為未來中大型航空器更高效、更經(jīng)濟、更綠色的動力選擇。

　　放眼全球，國際上對液氫航空發(fā)動機的研究，受限于技術(shù)不成熟、氫燃料制備成本高等問題，始終沒有完成全部研制工作。應(yīng)該說，液氫航空發(fā)動機依然沒有走出科研“無人區(qū)”，我們正力爭走在前列。

　　5年來，研發(fā)團隊攻克了氫燃料燃燒回火、氫燃料控制計量、液氫汽化輸運等一系列難關(guān)。例如，氫燃料的火焰?zhèn)鞑ニ俣仁呛娇彰河偷?0倍以上，極易在發(fā)動機中發(fā)生回火，導(dǎo)致發(fā)動機燒蝕甚至損毀。團隊在2022年開展的首次氫氣燃燒試驗中就遭遇過這個難題。為了穩(wěn)住氫燃料火焰，一方面我們自主開發(fā)氫燃燒仿真軟件，開展大量仿真分析，同時專門制定燃燒試驗方案，最終實現(xiàn)了氫燃料在發(fā)動機各狀態(tài)下的穩(wěn)定燃燒。

　　2024年夏天，為了完成試驗任務(wù)，團隊頭頂烈日，在露天試車臺一次次開展發(fā)動機安裝、檢查。當(dāng)時氣溫達40攝氏度，即使做了防曬措施，皮膚依然曬成了古銅色，還有的同事胳膊上都曬出了黑色褶皺。雖然如此，大家依然堅守崗位，一絲不茍地完成故障排查。

　　我們能夠成功研發(fā)液氫燃料渦槳發(fā)動機，充分印證了新型舉國體制的優(yōu)勢——此次共有航空、航天、軌道交通等行業(yè)10多家單位參與，旨在將航天和軌道交通領(lǐng)域成熟的氫能應(yīng)用經(jīng)驗移植到航空領(lǐng)域，極大提高了液氫渦槳發(fā)動機的研發(fā)效率。此外，中國航發(fā)動研所與國內(nèi)多所優(yōu)勢高校成立聯(lián)合研發(fā)中心，充分發(fā)揮高校的基礎(chǔ)研究力量，結(jié)合中國航發(fā)的工程經(jīng)驗，實現(xiàn)了從理論研究到工程研制的緊密銜接。

　　此次首飛成功，標志著我國在氫燃料航空發(fā)動機領(lǐng)域已打通從核心部件到整機集成的全技術(shù)鏈，驗證了氫燃料動力系統(tǒng)與飛行平臺匹配的工程可靠性，相信將為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供堅實支撐。

　?。ㄗ髡邽檎淄呒墯淙剂虾娇諟u槳發(fā)動機AEP100技術(shù)負責(zé)人，本報記者邱超奕采訪整理）

　　延伸閱讀

　　液氫渦槳發(fā)動機有什么用？

　　兆瓦級氫燃料航空渦槳發(fā)動機AEP100將主要用于空中無人運輸、海島物流、空中載客通勤等低空經(jīng)濟場景。

　　從產(chǎn)業(yè)帶動效應(yīng)看，液氫渦槳發(fā)動機有望促進綠氫制備、綠氫儲能和綠氫消納等上游產(chǎn)業(yè)發(fā)展；另一方面，液氫渦槳發(fā)動機將基于成本優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢和零碳優(yōu)勢，帶動我國航空產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型，加速形成航空領(lǐng)域新質(zhì)生產(chǎn)力。

　　接下來，中國航發(fā)將推進液氫渦槳發(fā)動機與液氫飛機的聯(lián)合設(shè)計，實現(xiàn)液氫渦槳發(fā)動機與液氫飛機的進一步適配，同時將提前布局市場應(yīng)用，挖掘潛在應(yīng)用場景，開展航程1000公里以上、有效商載2噸以上的試點飛行驗證，為液氫渦槳發(fā)動機產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化發(fā)展打下基礎(chǔ)。從長遠看，未來還可將氫能航空發(fā)動機技術(shù)移植到更多航空領(lǐng)域。