航空之家：欧洲清洁航空计划新增混合动力、氢动力技术研究项目

据航空之家报道，清洁航空（Clean Aviation）是欧盟重要的研究和创新计划，旨在推进航空业脱碳技术的发展，推动欧洲的可持续发展并最终于2050年实现航空业的气候中和。

清洁航空是欧盟清洁天空2（Clean Sky 2）的后续计划，于2021年启动至2031年12月31日结束，重点研发混合电推进支线飞机、超高效中短程飞机、氢动力飞机。

清洁航空计划在公私合作伙伴关系（PPP）下运行，总投资额达41亿欧元，其中欧盟通过欧洲地平线计划拨款17亿欧元，欧洲航空业提供24亿欧元。同时，若计入英国及其他相关国家的拨款，总投资额将达45亿欧元。清洁航空计划整合了欧洲航空业利益相关方和所需资源，并充分降低转型研究和创新的行业风险，在符合欧盟政策优先事项的前提下开展创新技术的研发。

新增3.8亿欧元的8个项目

据美国《航空周刊》网站2023年9月7日报道，欧洲“清洁航空”计划第二次征求建议书后，新增了总额3.8亿欧元的8个项目，其中包括混合动力技术和氢动力技术研究项目。

新增的8个项目将获得1.52亿欧元的欧盟资金，其余资金来自工业界。在欧盟资金中，8600万欧元用于研究氢动力飞机技术，3300万欧元用于研究混合动力支线飞机技术，3300万欧元用于研究超高效中短程商用飞机技术。“清洁航空”项目办公室表示，这些项目在正式启动前仍需完成拨款准备工作，计划于2023年底完成。

在氢动力飞机方面，“清洁航空”将新资助3个子项目：

①赛峰集团领导的Trophy项目，开发氢涡轮推进技术；

②空客公司领导的Fame项目，为兆瓦级飞机发动机开发氢燃料电池系统；

③MTU航空发动机公司领导的Herops项目，开发零排放氢电推进系统。

在混合动力支线飞机方面，“清洁航空”将新资助2个子项目：

①莱昂纳多公司领导的Herfuse项目，开发机身和尾翼技术；

②德国航空航天中心（DLR）将开发一个开放的数字环境，用于开发飞机架构。

在此前“清洁航空”第一次征求建议书后，混合动力支线飞机领域已涵盖兆瓦级混合动力推进系统、热管理、千伏级配电和分布式电推进的机翼设计等多个子项目。

在超高效中短程商用飞机方面，“清洁航空”将新资助2个子项目：

①空客公司领导的“同伴”（Companion）项目，开发通用平台和先进仪器，用于中短程飞机的超高效推进；

②法国航空航天研究院（Onera）领导的“阿瓦塔”（Awatar）项目，提升先进机翼技术的技术成熟度。

此外，还有德国航空航天中心（DLR）领导的一项支持行动，内容是CLAIM（Clean Aviation Support for Impact Monitoring）。

在“清洁航空”的第一阶段（Phase1），28个项目（包括第一次征求建议书后的20个项目和第二次征求建议书后的8个项目）的资助将持续到2025年，并通过地面测试将技术成熟度达到TRL4。在“清洁航空”的第二阶段（Phase2，计划2026年开始），选定的技术将在2028年通过综合演示达到TRL6，并准备用于产品开发。

清洁航空的主要研发领域及内容

混合动力支线飞机

清洁航空计划将推动对混合动力架构及其集成的研究和创新，提升验证支线飞机构型、机载能源概念和飞行控制相关关键技术的成熟度。

为了确定最有效的飞机结构，清洁航空计划将在权衡中评估不同的动力飞机构型（即涡轮电推进、并联/串联混合电推进），探索不同功率水平的混合动力和不同的一次能源，包括作为混合动力（或纯电）配置一部分的热机或氢燃料电池的选项。同时，还将寻求能够缩短上市时间和降低成本的技术和解决方案。为了实现潜在的市场应用，需要解决的关键补充问题是制定法规和新的基础设施，以支持此类颠覆性飞机构型。

对于复杂系统工程设计，评估全生命周期产品性能的指标可能会发生根本性变化，引入以前从未考虑过的新参数。混合动力支线平台的集成活动将涉及几个相互依赖的研究领域：在第一阶段，将梯次研究构建模块和不同的集成选项，以了解它们的潜力和集成前景，从而确定最有前景的架构；第二阶段，将前一阶段的技术进一步成熟为能供演示验证机选择的技术，并提供适合集成的最终解决方案，同时还将成熟一些尚未为演示验证机做好准备但对2030年的实际飞机集成很有价值的技术。最终的演示验证机是一架集成了2035年可用技术的支线飞机，包括技术、集成、基础设施和认证方面的产品可行解决方案，该飞机将包括混合动力系统，使用100%可持续航空燃料（SAF）或氢燃料，以降低90%排放，同时完全符合国际民航组织（ICAO）的噪声规则。

超高效中短程飞机

清洁航空计划将创新飞机架构、利用高度飞发集成、研发超高效推进系统并大幅提升燃油效率，以满足中短程（4000km以内）飞机的需求。

飞机概念的研究和技术路线图以演示验证机为基础，涉及设计和开发下一代气候中和型飞机的所有关键技术，为未来的绿色、生态高效、经济可行和具有竞争力的产品提供一个全面的飞机套件解决方案。路线图还包括一个用于演示和验证氢燃料的选项，前提是清洁航空计划中氢能相关技术取得足够的技术成熟度。

氢动力飞机

氢燃料用于航空动力有两种基本途径：一是通过对传统涡轮发动机改进设计，包括燃烧室、燃料系统和控制系统等，使用氢燃料替代现用的航空煤油来形成新的动力系统；二是通过氢燃料电池发电，由电机带动推进器产生动力。

在该领域中，有些要素仍然处于非常低的技术成熟度水平，需要进行大量的开发、成熟和演示验证，以便为集成到未来的飞机做好准备。气态氢的体积能量密度过低，因此对于大型商业航空运输，必须采用液氢，但其液化和储存（需保持-253℃以下的温度）带来了巨大挑战，由此产生的对储罐、燃料/分配系统、加氢以及整个系统设计、可靠性和安全性的影响是主要的研发困难。除了开发必要的机载技术之外，氢的可用性、分配和必要的基础设施以及可再生能源生产，将是这一方法取得全面成功的关键。

清洁航空计划将成熟并展示所有相关系统：机载液氢储存、燃料分配系统、氢燃料电池动力、氢涡轮动力，以便集成到未来的飞机中，包括选择和验证最合适的概念、材料和设计，以提供所需的性能、寿命、成本和安全性。除此之外，将这些系统集成到飞机平台中还需要深入在操作、维修和认证等方面开展研究。该领域成果在新飞机上的应用将取决于不同飞机类别的性能要求、技术能力和成熟度以及可实现的性能增益。

在未来10年内，通过将氢燃料电池应用于混合电推进通勤或小型支线飞机，可能会实现早期部署。在此基础上，中短程飞机将受益于储存和分配系统架构，以开发氢涡轮动力，并为远期更大型飞机应用奠定基础。清洁航空计划将为氢能飞机的动力架构奠定基础。

文章转载自：航空之家