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氫動力技術(shù)并非一種新概念技術(shù)，其早些年已應(yīng)用于無人機領(lǐng)域。但隨著人們對綠色航空發(fā)展的強化和認知，其近兩三年來正向客機領(lǐng)域發(fā)展。尤其是在今年疫情席卷全球的嚴峻形勢下，空客和波音兩大航空巨頭仍在推動氫動力客機技術(shù)的發(fā)展。盡管這兩大巨頭關(guān)于氫動力客機的市場化時限還存在著分歧，但總體而言，氫動力技術(shù)已經(jīng)被認定為未來發(fā)展的一種必然選擇。按照空客公司的說法：“氫能源是實現(xiàn)公司最終可持續(xù)性目標(biāo)所必需開發(fā)的多種方法之一”。空客公司已將氫能源視為實現(xiàn)未來十年將零排放商用客機推向市場目標(biāo)的主要能源。而波音公司則認為，由于技術(shù)監(jiān)管方面的障礙和技術(shù)不確定性，氫動力客機的開發(fā)前景和應(yīng)用可行性目前尚不明朗，短期內(nèi)難以推出氫動力客機。
空客計劃未來十年內(nèi)推出氫動力客機
空客公司計劃在21世紀30年代初將一款零排放商用客機推向市場，而實現(xiàn)這一目標(biāo)的最有希望的技術(shù)之一就是氫能。氫能是一個非常好的替代能源，可以實現(xiàn)既定目標(biāo)。氫可以由太陽能或風(fēng)能產(chǎn)生，其能量可以通過燃料電池驅(qū)動燃氣渦輪發(fā)動機或混合電動飛機，這將大大減少航空業(yè)對氣候變化的影響。
在2024年至2025年的時間框架內(nèi)，空客公司需要作出關(guān)于技術(shù)選擇的一些重大決定，技術(shù)開發(fā)需要在未來4至5年內(nèi)獲得快速進展。這些進步需要超越“飛機邊界”領(lǐng)域擴展到汽車和航天領(lǐng)域，這兩個領(lǐng)域都有使用氫能的經(jīng)驗。
此外，空客公司還認為，機場還必須為21世紀30年代的氫動力飛機做好準備，這意味著需要將氫氣引入機場，為地面設(shè)備提供動力。基礎(chǔ)設(shè)施和飛機開發(fā)同樣重要，目前已啟動初步工作，試圖與能源公司開展后續(xù)合作，以擴大氫能應(yīng)用規(guī)模。
然而，氫能只是未來混合燃料所需的一種能源。短期內(nèi)，可持續(xù)航空燃料(SAF)是最有希望的動力源，但需要降低成本。從長遠來看，科學(xué)家們認為目前這一代生物燃料將達到可擴展性的極限。
目前，氫燃料適用于200座飛機，但對于大型飛機來說，使用SAF或動力液體燃料可能是更好的選擇。
鑒于目前電池技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，空客公司預(yù)測，電驅(qū)動大型客機尚無法達到正常應(yīng)用水平。因此，空客公司將研發(fā)重點轉(zhuǎn)移到氫動力技術(shù)領(lǐng)域，以達到未來更經(jīng)濟、更潔凈航空運輸?shù)哪康摹?/p>
波音認為短期內(nèi)難以推出氫動力客機
2020年9月22日，波音公司在競爭對手空客公司透露新概念氫動力客機項目之后的第二天公開表示，由于技術(shù)監(jiān)管方面的障礙和技術(shù)不確定性，氫動力客機的開發(fā)前景和應(yīng)用可行性目前尚不明朗。
就氫動力客機而言，波音公司認為，雖然氫能源具有獨特的應(yīng)用前景，但是該技術(shù)的推廣仍面臨很大困難。主要的難題是氫燃料的生產(chǎn)和存儲問題。幾十年來，航空航天業(yè)已經(jīng)對當(dāng)前渦輪渦扇發(fā)動機所需的煤油燃料有了全面認知，對安全存儲、運輸、使用這種傳統(tǒng)燃料積累了豐富經(jīng)驗。但是，氫燃料與傳統(tǒng)煤油燃料有本質(zhì)區(qū)別。如何安全、有效地使用氫燃料，還需要政府監(jiān)管機構(gòu)、研制廠商等共同協(xié)作，實現(xiàn)管理措施、關(guān)鍵技術(shù)等方面的創(chuàng)新突破。目前，氫能源相關(guān)的理論、知識、應(yīng)用等研究課題仍存在很多未知領(lǐng)域。
無人機領(lǐng)域氫動力技術(shù)發(fā)展
2016年，在第9次也是最后一次飛行2年后，波音“鬼眼”氫動力長航時無人機退出歷史舞臺，成為空軍飛行試驗博物館中的展覽品。“鬼眼”是由波音鬼怪工場研制的氫動力縮比驗證機，設(shè)計留空時間為4天，載荷204千克，翼展45米，于2012年6月在NASA阿姆斯特朗飛行研究中心首飛，其目的是為能夠攜帶907千克載荷、在19812米高空停留10天的全尺寸飛機驗證相關(guān)技術(shù)。但是從2014年最后一次飛行后，該機沒有獲得一個客戶訂單，最終被捐贈給了博物館。該機共完成了34小時飛行試驗。
2016年，氫動力發(fā)動機中心(HEC-TINA)和Arcturus UAV兩家公司聯(lián)合開發(fā)能夠支持Arcturus的T-20系列無人駕駛飛機的氫燃料內(nèi)燃機。
2018年，美國SKYCORP公司在倫敦商用無人機展上正式推出氫動力無人機(UAV)e-Drone Zero。
2019年，美陸軍資助華盛頓州立大學(xué)機械與材料工程學(xué)院180萬美元，用于驗證液態(tài)氫動力無人機和燃料補給系統(tǒng)。據(jù)悉，美國陸軍總計撥款720萬美元，分別授予密西西比州立大學(xué)、Insitu公司和Navmar應(yīng)用科學(xué)公司的研究人員。
2019年9月，總部位于倫敦的H2GO動力公司宣布其與巴拉德動力系統(tǒng)公司合作，成功實現(xiàn)了世界上首次3D打印氫動力無人機飛行。
新加坡HES能源系統(tǒng)公司新型氫燃料電動支線客機概念
經(jīng)過12年的小型無人機氫動力系統(tǒng)研發(fā)，HES能源系統(tǒng)公司于2018年10月初公布了世界首款氫-電支線客機“元素1號”。“元素1號”設(shè)計為零排放飛機，將HES公司的超輕氫燃料電池技術(shù)和分布式電推進飛機設(shè)計相結(jié)合。在不改變現(xiàn)有無人機尺寸的情況，HES的分布式系統(tǒng)允許采用模塊化方案，并通過多系統(tǒng)冗余增加了安全性。
ZeroAvia公司商用氫動力飛機
ZeroAvia公司2020年6月23日公布，為6座Piper M級飛機配備的最新動力系統(tǒng)在英國克蘭菲爾德大學(xué)機場成功完成首飛。該校是英國政府支持的推進航空零排放的HyFlyer項目參與者之一。試飛的這架飛機是一型“商業(yè)模式”的氫動力飛機，并計劃在三年內(nèi)獲得10至20座氫動力飛機認證，在2030年前獲得達到50至100座氫動力飛機認證；到2040年，希望可搭載200名乘客的氫動力飛機實現(xiàn)3000海里(約5556公里)以上的飛行。
德國宇航中心設(shè)立新的航空研究機構(gòu)
據(jù)2020年7月3日消息，德國宇航中心(DLR)正在組建四個新的研究所和設(shè)施，以加強可再生合成燃料、氫動力、低排放發(fā)動機、無人機和電動飛機等領(lǐng)域的研究。德國聯(lián)邦議會和聯(lián)邦委員會已于2020年7月3日通過了《結(jié)構(gòu)加固法案》(StStG)，為DLR新設(shè)施的運營提供融資保障。
空客公司提出新概念
2020年9月21日，空客公司公布了代號為ZEROe的三型零排放商用客機概念方案，采用了各異的空氣動力學(xué)構(gòu)型和動力形式，但以氫作為主要能源。空客計劃于2035年投入運營，ZEROe將成為全球首型零排放商用客機。三型方案分別是：渦扇、渦槳和翼身融合。
渦扇方案：
渦扇方案的商載約為120-200名乘客，航程超過3700千米，能夠執(zhí)行洲際飛行任務(wù)，由兩臺混合氫渦輪風(fēng)扇發(fā)動機提供動力，以氫取代傳統(tǒng)燃料，通過氫的燃燒實現(xiàn)飛行。氫燃料以液態(tài)形式儲存，儲罐及分配系統(tǒng)位于在機體后部壓力隔板后。
渦槳方案：
渦槳方案最大商載為100名乘客，航程超過1800千米，使用兩臺混合氫渦輪螺槳發(fā)動機，同樣由提供氫燃燒動力，是短途旅行的完美選擇。
翼身融合方案：
翼身融合方案，即機翼與機身合為一體。該構(gòu)型大大增加了客機的載客和燃料存儲能力。可容納200名乘客，非常寬的機身為氫燃料的儲存和分配以及艙室布局提供了多種選擇。航程與渦扇方案類似，超過3700千米。儲罐位于機翼下方。
