2024 年 6 月 3 日

 

• DLR 和羅爾斯·羅伊斯共同實現氫燃燒領域的里程碑。
• 首次在實際測試中深入了解氫氣的火焰行為。
• 低排放、氣候友善航空發動機研發取得進展。
• 重點：航空、氣候友善飛行

 

氫的使用是氣候友善航空道路上的關鍵因素。德國航空航天中心 (DLR) 和勞斯萊斯德國公司現在正朝著這一目標邁出重要一步。一系列測試將於 2024 年 6 月開始在科隆開始，其中將首次在最大工作壓力下在真實引擎結構中觀察和光學測量氫氣燃燒。

氫作為未來燃料的潛力是巨大的。它的能量密度、低排放燃燒以及不受有限化石資源的影響使其對商業航空產生了興趣。此外，傳統的渦輪發動機可以轉換為使用氫氣或混合燃料運行。這是快速引進和傳播該技術的關鍵經濟因素。

在投放市場之前將進行廣泛的測試，以測試該技術並更好地了解和預測飛機引擎燃燒室中的火焰行為。

「社會對我們的使命很明確：到本世紀下半葉航空業應該對氣候友善。鑑於航空產品生命週期長、投資成本高，我們必須在未來10到15年內開發新的驅動技術，使其市場成熟。我們只能透過真實條件下的高解析度測量數據來實現必要的創新速度，因為這項實驗在世界上首次將工業和科學優勢結合在一起。技術。

 

現實的測試條件

經過對各個部分的一系列測試以及 2023 年對完整燃燒室環進行的初步測試後，將於 2024 年 6 月對能夠飛行的燃燒室進行最大工作壓力的測試。光學測量技術首次整合到內視鏡的燃燒室。在位於科隆的 DLR HBK 5 高壓燃燒室試驗台，可以模擬真實飛機引擎燃燒室的一般條件，包括高壓和極端溫度。使用多達五噸氫氣。

「評估 100% 氫氣驅動的燃燒室技術準備的關鍵標準是地面測試。我們與引擎製造商勞斯萊斯一起，成功在 HBK 5 建立了多功能且國際獨特的測試基礎設施，」燃燒室測試項目經理兼部門負責人 Christian Fleing 說道。

 

透過鎖孔進行光學測量

為了理解、預測並最終控制燃燒過程，科學家和工程師之前已經掌握了有關壓力、溫度、功率和排放的數據。然而，他們對燃燒室內火焰的行為視而不見。對於氫氣的燃燒尤其如此，因為它的火焰僅在紫外線範圍內可見。

燃燒室環內部的極端條件對 Dr. 來說是另一個挑戰。 Guido Stockhausen 和他的團隊來自引擎測量技術部門。封閉系統內部的壓力為 40 bar，溫度為 2,000 開氏度（約攝氏 1,726 度）。為了確保測量技術不會影響流量，羅爾斯·羅伊斯在燃燒室環後面製造了一個附加組件。在這裡，DLR 專門開發的內視鏡技術及其影像引導和必要的隔熱功能可以記錄和記錄火焰行為。

「憑藉在這些條件下獨一無二的測量技術，我們增加了從工業合作夥伴進行的極其複雜且昂貴的高壓燃燒室測試中獲得的知識。到目前為止，在這些條件下進行的氫測試都是盲目飛行 - 現在您可以在測試過程中立即看到紫外線中的火焰，並可以得出適當的結論，」斯托克豪森解釋道。 “我們特別自豪的是，實施光學探針技術的最重要的開發步驟都是我們部門獨立開發的。”

 

外表

目前的測試用於驗證飛機引擎中可使用 100% 氫燃料運行的燃燒室。它們為科學家和工程師進一步開發氣候友善航空發動機提供了重要的資料庫。勞斯萊斯德國計畫負責人Carsten Clemen 博士表示：「目前的氫燃燒試驗是勞斯萊斯領導的歐盟清潔航空計畫卡文迪什的一個重要里程碑。」光學內視鏡技術的引入將促進該計畫的發展。 “我們支持低排放燃燒室的開發，無論它們是由可持續航空燃料、氫氣還是兩者的混合物提供動力，因為該技術提供了對燃燒過程的獨特見解。”

 

[照片]

(A) HBK 5 中的完整測試設置

(B) 內視鏡測量技術細節

(C) DLR 員工組裝光學測量技術

(D) 移動光學診斷的實驗裝置

(E) 用於洞察燃燒的感測器技術