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氢动力飞行试验结果助力解答关键航迹问题
关键词:      时间:2025-04-28

【据航空周刊2025414日报道】德国航空航天中心(DLR)联合空客公司、Perlan高空滑翔机团队在美国内华达州实施了"蓝秃鹫"飞行试验项目。

尽管科学界普遍认同飞机凝结尾迹对气候具有净增温效应,但关于氢动力飞机产生的凝结尾迹对气候影响究竟是好是坏,目前仍无定论。对这一基础性问题的解答,可能成为航空业能否长期实施从传统航空煤油向零碳排放氢燃料转型计划的关键。

大气物理学研究表明,由于氢燃料发动机具有更高的水蒸气排放量,其凝结尾迹将会在比传统航煤发动机更低的海拔高度和更高的空气温度的空气层中形成。但有利的一面是,氢燃料发动机的尾气理论上不含颗粒物——这些颗粒物在传统喷气发动机尾气中充当冰晶形成的凝结核。这并不意味着氢发动机不会产生凝结尾迹,而意味其尾迹特性将与传统凝结尾迹存在本质差异。

复杂的大气模型模拟显示,大气环境中气溶胶浓度较低可能导致氢发动机尾流中形成更少但更大的冰晶,从而缩短凝结尾迹的持续时间并减弱其增温效应。换言之,氢燃料凝结尾迹可能在初始阶段规模较大,但其持续时间或将显著缩短而凝结尾迹的持续时间才是气候增温效应的关键因素。

为验证这些理论假设,空客公司、Perlan高空滑翔机团队与德国航空航天中心(DLR)近期在美国内华达州联合实施了为期三周(于202412月完成)的"蓝秃鹫"飞行试验项目。这项试验的重点是通过一架配备DLR传感器套件的Grob G520 Egrett单发涡桨飞机采集由改进型氢燃料Arcus-J滑翔机喷气发动机的排放数据。

项目采用两架Arcus系列飞机:实验机组搭载由德国AeroDesignWorks公司特别研发的A800H2型氢燃料涡轮喷气发动机(推力250磅),对照组则使用PBS Aerospace公司的TJ-100型煤油涡轮喷气发动机。在飞行试验过程中,两架滑翔机均由Egrett飞机牵引至凝结尾迹生成高度,随后保持紧密编队飞行并开启发动机,以获取不同燃料产生尾迹的对比数据。DLR表示,每次发动机试验的测试阶段持续约5-10分钟,在7次飞行试验中,有4次成功观测到氢燃料发动机产生的凝结尾迹。

DLR表示,该研究的核心目标是测量氢气直接燃烧产生凝结尾迹在真实大气条件下的微观物理特性,还测量低空区域的氮氧化物排放及可能形成的气溶胶颗粒。目前所有数据正在进行详细评估,后续将通过科学论文形式发布,将在全面评估飞行试验结果后,实现大气模型的验证工作。