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欧洲开发超低氮氧化物排放涡轮发动机氢燃烧技术
关键词: 时间:2023-02-28
【据航空周刊网站2023年1月17日报道】欧洲的清洁氢伙伴关系计划(Clean hydrogen Partnership program)将涡轮发动机中的直接氢燃烧确定为中短程商业航空脱碳的首选方式,正在招标以验证所需的燃烧技术。
在涡扇发动机中燃烧氢气将减少二氧化碳的排放,但与燃烧喷气燃料的发动机相比,可能会增加氮氧化物(NOx)的产生。氮氧化物排放的增加将对气候和当地空气质量产生不利影响,并可能危及氢燃烧作为脱碳手段的接受度。在2023年的首次招标中,清洁氢伙伴关系计划正在寻求为航空开发超低氮氧化物排放燃烧系统的投标。该项目最多可获得欧盟800万欧元(860万美元)的资金,旨在支持一项欧洲清洁航空研究项目,即对100%燃烧氢气的涡扇发动机开展飞行测试。
在清洁航空的第一阶段,将对现有的涡扇发动机进行改造,并进行地面测试,以证明整个系统的可行性,包括液氢罐,到燃料和控制系统,再到改造后的燃烧室。第二阶段开展飞行测试,包括对排放尾迹的测量。由于第一阶段时间非常紧凑,投入到低氮氧化物排放燃烧技术开发的时间有限,导致第二阶段无法达到足够的技术成熟度,所以清洁氢伙伴关系计划将超低氮氧化物排放燃烧技术发展到TRL 4,以便在清洁航空的第二阶段将其发展到TRL 6。最终目标是支持空客的ZEROe项目,开发一种氢燃料客机,于2035年投入使用。
氢燃烧系统的一个关键要求是使氮氧化物排放量至少与目前的涡扇发动机一样低,比现行法规低50%左右,并有可能将排放量至少再降低30%。技术挑战包括开发一种燃料喷射系统,该系统能够提供均匀的燃料/空气分布、可靠和安全的点火以及火焰稳定,在典型的航空发动机工作范围内防止过热并控制氮氧化物的产生。