液氢飞机是一种使用液态氢作为燃料的飞行器。液态氢是一种高能量密度的燃料，相比传统的燃油，它具有更高的燃烧效率和更低的排放物产生。液态氢飞机的设计目标是实现零排放和低噪音的飞行。

液态氢飞机的工作原理类似于传统的喷气式飞机。液态氢通过燃烧产生高温高压气体，推动飞机的发动机产生推力，推动飞机前进。由于液态氢的高能量密度，液态氢飞机可以更高效地利用燃料，提供更长的续航能力。

近日，在斯洛文尼亚的马里博尔一个不起眼的小机场，德国氢动力创业公司 H2FLY 一直在暑期默默地为零排放航空领域的一个重大里程碑而努力。他们的努力终于取得了成果，成功完成了世界上第一次使用液态氢作为燃料的载人飞行。这次飞行标志着欧盟资助的 HEAVEN 项目的圆满完成，该项目旨在展示在飞机中使用液态、低温氢的可行性。

HY4 和其两名飞行员在空中飞行了 3 小时 1 分钟，消耗了 10 公斤的氢。该飞机的最大储存容量为 24 公斤，可以持续飞行 8 小时。

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液态氢的优势与挑战

液态氢的优势

液态氢比气态氢具有更高的能量密度，可以显著降低油箱重量和体积。在航空运输领域，特别是在改装飞机时，这等于不必去掉太多乘客座位或减少货物空间，即有效载荷。但更重要的是，其解锁了更大的航程。

对于 HY4 试验机来说，使用气态氢可以飞 750 公里，而使用液态氢可以飞 1500 公里，也就是两倍的距离。这对于实现中短程的零排放航空具有重要意义。

液态氢的挑战

液态氢需要低温（约-253°C），这增加了运输和加注的复杂性。液态氢的制造、储存和使用也需要消耗更多的能源和成本。此外，液态氢的安全性也是一个需要重视的问题。

因此，要实现液态氢飞机的商业化，还需要解决以下几个方面的问题：

- 建立完善的液态氢供应链和基础设施

- 优化液态氢储存和使用技术，提高效率和安全性

- 降低液态氢的生产成本，提高竞争力

- 增强液态氢飞机的市场需求和社会认可度

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氢动力飞机用了什么黑科技

H2FLY公司的本次试飞是世界上首次使用液氢的电动飞机载人飞行，但不是液氢飞机的首飞，1988年前苏联使用一架改装的图154飞机使用液氢作为燃料直接供喷气发动机燃烧使用，是液氢作为燃料的首次飞行。

当前主流的飞机氢动力技术路线通常有三种：

其一是氢燃料电池，通过化学反应产生电能，驱动电动机产生推力。

其二是氢燃料内燃机，类似于传统汽油内燃机，但燃料改为了液氢。

第三种选择是与现有涡扇发动机的推进方式相仿——通过点燃更大流量的氢气以驱动涡轮、产生动力，从而使发动机获得更大的功率密度。这种适合更大的民航客机。

H2FLY使用的是第一种，即氢燃料驱动电动机产生推力。

HY4机体由蝙蝠飞机公司制造，是将两架蝙蝠飞机公司的“大金牛” G4双座动力滑翔机的机身组合在一起，是目前实际飞行的载重最大、座位数最多的氢燃料电池载人飞机。

这种机身组合也是一个创新布局，这样飞行员可坐在右侧机身，而燃油系统则保持隔离在左侧机身。与此同时，电力推进系统和氢转换燃料电池都安装在中间的中央机舱中。

H2FLY 的动力系统由储氢装置、120kW 燃料电池能量转换器和电动机组成。自 2016 年以来，以氢电混合动力的 HY4 一直在飞行，但今年夏天取得了突破，使用液态氢而不是气态氢作为燃料。

液态氢比气态氢具有更高的能量密度，可以显著降低油箱重量和体积。在航空运输领域，特别是在改装飞机时，这等于不必去掉太多乘客座位或减少货物空间，即有效载荷。但更重要的是，其解锁了更大的航程。对于 HY4 试验机来说，使用气态氢可以飞 750 公里，而使用液态氢可以飞 1500 公里，也就是两倍的距离。

不过，液态氢需要低温（约-253°C），这增加了运输和加注的复杂性。常温标准大气压下，氢分子以密度很小的气态形式存在，同等能量下体积约是航空煤油的2750倍。不管是气态氢还是液态氢，对密封性的要求都比传统燃油系统更复杂。这是由于氢分子远小于航空煤油，更容易从管路缝隙中逃逸。

对于液氢储存，还必须考虑恒温条件的实现问题，否则升温气化后体积膨胀的氢有可能导致燃料箱内压强骤增而直接爆炸。

HY4 采用的是玻璃纤维和碳纤维制成的储氢罐，这种新型复合材料可以极大地减少其重量并增加有效容积。碳纤维复合材料燃料罐，同等容积下比现有最先进的航天低温罐减少了75%的重量。

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商业化之路

这次试飞，有两名飞行员参加，在空中飞行了 3 小时 1 分钟，消耗了 10 公斤的氢。该飞机的最大储存容量为 24 公斤，可以持续飞行 8 小时。

其中一名飞行员 Johannes Garbino-Anton 在飞行后称：“感觉真是太棒了，这是完美的团队合作成果，这项技术“运行完美”，和普通飞机最大的不同是没有振动和噪音。当然，还有没有二氧化碳排放。”

随着HEAVEN项目飞行测试的完成，H2FLY将专注于商业化之路。今年6月，H2FLY宣布开发出新型H2F-175燃料电池系统，该系统将能够在高达27,000英尺（约 8229 米）的飞行高度提供全功率，标志着从低空可行性飞行演示到真实飞行的道路上迈出了重要一步。

通过与 Deutsche Aircraft 合作，他们打算用 H2FLY 的氢电燃料电池改装一架 30 座的 Dornier 328 示范机，并计划在 2025 年开始试飞。

H2FLY公司创始人约瑟夫·卡洛教授表示，他预计到2030年，升级后的系统将能够为一架40座、航程约2000公里的支线飞机提供动力。

卡洛还补充说，到目前为止的测试表明，氢动力飞机有可能扩大到4兆瓦+4兆瓦的动力总成，这可以推动更大的飞机容纳80到100名乘客。他也不排除新制造商的全新飞机设计，例如包括混合机翼机身。

当前，全球航空业产生的二氧化碳排放量约占全球碳排放总量的2.5%。飞机使用氢作为动力来源，具有热值高、无污染、资源来源广泛等优点，是航空业尽早实现碳中和目标的途径之一。

文章来源： 环 球零碳， 前瞻网，一斚