瑞士氢能高超音速飞机即将进入测试阶段(视频)

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瑞士氢能高超音速飞机即将进入测试阶段(视频)

2024-07-13 12:20| 来源: 网络整理| 查看: 265

Destinus公司首席执行官Mikhail Kokorich认为,使用氢能是远程空中旅行唯一的前进之路。 swissinfo.ch

Destinus公司于2021年在瑞士西部的帕耶讷(Payerne)成立,其创办人Mikhail Kokorich是位在西伯利亚出生的物理学家、发明家与企业家。Kokorich曾在美国创办过航空企业Momentus,从该公司辞职后迁来瑞士成立了Destinus公司。这家企业已加入航空竞赛,目的是制造出比传统飞机飞得更快、更高,留下的环境足迹更小的新型飞机。Destinus公司还开办了自己的氢能园区,以开发达成目标所需的各项技术。他们在欧洲各地的分公司共有员工150人,预计这个项目将耗资10亿瑞郎(约合人民币80.36亿元)。

不过,航空专家Eric Tegler在为《福布斯》杂志写稿时,称Destinus的目标与其竞争对手们的一样不切实际。“它的时间线、核心使命及盈利路径年年在变,将其置于一个既夸张又高超音速的轨迹之上。”

占地1200平方米的Destinus氢能园区自称为“瑞士首个开发交通与能源用途氢能技术的私营试验场地”。最近我们参观了这个崭新的园区,想在为项目把脉的同时,了解氢动力飞机的各种挑战。下面的视频列举了包括氢能来源在内的几个挑战。

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为何要用氢能来驱动高超音速飞机?

在园区的奠基典礼上,Destinus展示了自己的超音速样机Destinus-3。这架飞机机身长10米,翼展为3.5米,是飞机与火箭的结合体,使用氢燃料喷气发动机在机场水平起降。一旦达到一定的高度和速度,飞机就会切换至“冲压式喷气”发动机,过热的空气通过管道导入,在与燃料混合后被点燃。这将使飞机加速至五马赫,即高超音速。

前进在氢动力高超音速飞行之路上的最新样机Destinus-3 Destinus

虽然商业航空产生的温室气体排放量仅占全球总排量的2.5%,但由于是高空飞行,所以对气候的影响很大。处于开发中的许多其他高超音速飞机模型都燃烧传统的喷气燃料,有大量的碳排放。而氢能在燃烧时不会排放温室气体,所以将是更清洁的替代燃料。

系列报道:氢能为何对能源转型而言至关重要

氢能是种零碳燃料,能被用作电池来储存可再生能源。其挑战在于能够以可盈利方式从地下开采,或是使用可再生能源以可接受的价格大量生产。氢能也是11月20日至12月12日在迪拜举行的2023年联合国气候变化大会(COP28)的主要议题之一。这个系列文章旨在探讨氢能的潜力和局限性,以及科学和工业在寻找未来绿色燃料中的作用,本文即是其中之一。

系列报道:氢能为何对能源转型而言至关重要

氢能是种零碳燃料,能被用作电池来储存可再生能源。其挑战在于能够以可盈利方式从地下开采,或是使用可再生能源以可接受的价格大量生产。氢能也是11月20日至12月12日在迪拜举行的2023年联合国气候变化大会(COP28)的主要议题之一。这个系列文章旨在探讨氢能的潜力和局限性,以及科学和工业在寻找未来绿色燃料中的作用,本文即是其中之一。

不过,氢燃料的制造并非全无碳排放,因为大多数氢能都是通过燃烧化石燃料制造的。只有使用清洁能源对水进行电解产生的氢气,才能称之为绿色氢气,这才是唯一一种真正零碳排的氢燃料。

地质学家在瑞士南部寻找自然氢能。 RTS-SWI

Löfqvist透露,Destinus的目标是在其飞机上使用绿色氢能,“但现在这种氢能还不是随处可得,而且相当昂贵。因此在短期内,在我们还在开发和测试系统之际,我们会以较低价格购买容易得到的氢能”。

绿色氢能的价格约为每千克24-28瑞郎(约合人民币193-225元),更便宜的现成氢能的价格约为每千克18瑞郎(约合人民币145元),而1千克喷气燃料的价格约为1美元(约合人民币7.1元)。氢能的高成本是氢动力高超音速飞行的一大障碍。

液态氢的主要供应商在法国和德国,需要Destinus将其运到瑞士。“但也有可能是我们买到气态氢,然后自己将其液化,”Löfqvist补充道。

业务开发高级经理Martina Löfqvist在讲述Destinus的宏伟计划 swissinfo.ch

来自西班牙的支持

Destinus表示,制造氢动力高超音速商用飞机将需要“10亿瑞郎(约合人民币80.67亿元)”,截至目前,该公司已筹集到大约6500万瑞郎(约合人民币5.24亿元)资金,距他们的筹资目标相去甚远。

飞机设计与音爆都是挑战

Destinus必须设计出飞行速度超过5马赫(即时速约6116公里或3800英里)的飞机。飞机将采用机翼和飞机主体之间没有明显分界线的融合式“乘波体”外形。这种设计可能会降低飞机做低速飞行时的稳定性,而这是Destinus公司必须克服的一个挑战。

此外还有高温问题:在以五倍于音速的速度飞行时,飞机的鼻锥和机翼的温度可达1000摄氏度以上。但氢气在零下253摄氏度冷却成液体后,能被用来帮助预冷发动机所需的空气和冷却机身。

嘈杂音爆是协和式客机的一个缺点,而Destinus也必须将其纳入考虑。当飞机以超过音速的速度飞行,达到超音速或高超音速时,就会产生音爆。该公司计划让飞机在进行超音速和高超音速巡航时,选择在海面或沙漠等无人区上空飞行,以免违反噪音法规。Destinus的开发人员则表示,他们的飞机将足够安静,可以在标准机场起飞和降落。

协和式客机的巡航速度为2.02马赫(时速2154公里或1338英里)。Destinus能超越这个速度吗? Creative Commons

创办人勾勒雄心勃勃的时间表

“2024年底,Destinus-3将使用以煤油为燃料的涡轮喷气发动机进行首飞,”项目创始人Kokrich介绍,“到2025年,我们将增加一个氢动力后燃器,以达到超音速。”

2023年5月,Destinus利用hydrocat模型用氢能进行了首飞 Destinus

Destinus的首架商用飞机将不会载人,但Kokorich提到,他们可能会使用相同的发动机来制造一架可载25人的飞机。Löfqvist补充说:“比方说,它只需1个半小时就能从伦敦飞到纽约。所以这会是架协和式客机,但速度更快,而且完全使用氢能。”

美国的高超音速竞赛

Destinus公司如今面对来自几家研究高超音速飞行的初创公司的激烈竞争,其主要挑战者是美国的Hermeus和Boom Supersonic。

Hermeus公司正在为美国空军测试一种新型发动机,他们表示这种发动机最终将达到5马赫。2022年,该公司宣布了一轮1亿美元(约合人民币7.1亿)的融资,用于开发第一架样机。此次融资由风险投资家、OpenAI首席执行官Sam Altman牵头。Hermeus公司将会使用传统喷气燃料。

另一个重要竞争对手Boom Technology公司将在他们的Overture喷气机上使用可持续航空燃料,但其速度无法与Destinus公司的目标速度相比。Boom公司的目标是在2026年推出Overture,其首飞计划在2027年进行。Boom公司11月时宣布已将资金总额增加到7亿多美元(约合人民币49.67亿元)。

美国联合航空公司(United Airlines)已宣布将购买15架Overture机型客机,按计划这些客机加入美联航机队的时间将不会早于2029年。

制造Overture高超音速喷气飞机的Boom公司在筹资工作中遥遥领先 Boom

Destinus的计划可行吗?

瑞士航空杂志《Skynews.ch》主编Hansjörg Bürgi表示:“据我猜测,在首次搭载付费乘客之前,这些飞机还需要经过数年甚至数十年的测试。”

航空专家一致认为,在氢动力飞机成为航空客运的现实之前,还须克服氢能储存、供应链及基础设施等多方面的挑战,在最好情况下,这一过程也需要几十年时间。

不过,这并不妨碍Mikhail Kokorich等科学家和企业家的远大梦想。

他说:“这是一场马拉松而非短跑。我们当前的重点是要创收,为我们的大胆愿景继续提供资金。”

原文链接:

https://www.swissinfo.ch/chi/swi/49000100

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