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据新华网4月4日报道,中国航发集团湖南动力机械研究所自主研制的兆瓦级氢燃料航空涡桨发动机AEP100,已配装7.5吨级无人运输机在株洲芦淞机场成功首飞。这是全球首次兆瓦级氢燃料航空涡桨发动机试飞,在氢能应用上,我国又拿到了一项世界首创!
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这个成就一共有三个关键词——氢燃料、涡桨、兆瓦级,其中氢燃料最好理解,也是该成果的重点,那“涡桨”和“兆瓦级”又暗示着什么?咱们就来解读一下。
现代发动机主要分为涡喷、涡扇、涡桨、涡轴几种。有些人可能还听过活塞发动机,那已经是极早期的产物了,跟汽车发动机一样属于内燃机,和现代喷气发动机不是一个物种。现代喷气发动机都是在涡轮发动机的基础上发展起来的,平时大家见得比较多的应该是涡扇发动机,民航客机上用的基本都是这种,顾名思义就是发动机短舱里有个大风扇。
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涡扇发动机又分大涵道和小涵道,民航客机用的一般是大涵道,它的风扇直径比较大,优点推力大、安静、省油。相对的小涵道涡扇发动机,它的风扇比较小,费油但是加速更猛,军机上用的一般都是这种。
涡扇发动机的风扇在发动机短舱内部,从侧面看是看不到的;而涡桨发动机,它的最大特征就是在短舱外面,有一个醒目的巨大螺旋桨。所以涡桨发动机,可简单认为是“涡轮+螺旋桨”,简称“涡桨”。
涡桨发动机的优点是省油,但缺点也很明显,就是噪音大,所以不太适合做客运,而适合做货运或军用。美国C-130“大力神”,中国运-8、运-9,用的都是涡桨发动机;另外我国的空警-500、空警-600,用的也是涡桨发动机。不过运-8、运-9、空警-500、空警-600这些飞机,他们的涡桨发动机单机功率都在3000千瓦以上,要比这次全球首飞的氢燃料AEP100大得多。
AEP100本身有燃油版本,已经在白鲸航线W5000、西安SA750U、彩虹无人机部分型号上使用,那这次氢燃料版的AEP100,估计大概率也是用在这些场景,尤其是无人机上。其实作为新型发动机,尤其是氢燃料发动机这种危险性比较高的发动机,在无人机上率先使用也是最合适的。这次搭载氢燃料AEP100首飞的,就是一个7.5吨级无人运输机。
相较燃油发动机,氢燃料发动机的最大优势是质量能量密度大,约为航油的3倍。那在同等载重下,氢燃料发动机就可以飞得更远,这相当于直接提升了飞机的性能。在此之后,才是低碳之类的优势。其实相对于低碳,氢燃料的重要之处还在于摆脱了石油依赖。我国石油资源短缺,而中东又不太平。以氢代油的地方越多,我国能源自主性就越强,在面临国际封锁时底气就越大。
石油美元格局的打破,一方面固然要靠产油国争气,摆脱对美元的依赖;一方面也需要用油国发力,减少对石油的依赖。中国是用油大国,如果中国不用石油了,那石油美元差不多也就破功了。所以科技不仅是第一生产力,还是第一战斗力。战斗也可以不流血,而完全可以以流汗的方式,在实验室和工厂完成!
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