2023 年 7 月 12 日

 

• 德國航天中心 (DLR) 和通用電氣航空航天公司 (GE Aerospace) 正在合作開發低排放飛機發動機。
• 在現實條件下的首次測量活動。
• 飛機發動機中 100% 氫氣的實驗。
• 重點：航空、氣候友好型飛行、飛機發動機

 

德國航空航天中心 (DLR) 和通用電氣航空航天公司 ( GE Aerospace ) 首次研究飛機發動機在實際操作條件下 100% 氫氣的燃燒情況。對於這項開創性的測量活動，由加興 GE 航空航天先進技術團隊代表的 GE 正在提供一種專為氫氣直接燃燒而設計的新型燃燒系統。

DLR 和 GE 航空航天公司在歐洲和國家技術項目的支持下進行了四年的廣泛研究工作，為當前的測試活動鋪平了道路，其中開發了低排放燃燒技術和先進的光學測量技術。這些測試在科隆DLR 推進技術研究所進行，是 GE Passport 發動機向氫燃料轉換的一部分。該發動機未來將集成到空中客車公司的ZEROe飛行演示機中。空中客車公司希望在 2035 年之前開發出世界上第一架氫動力商用飛機，並為此啟動了一項多年驗證計劃。

純氫在發動機條件下的低排放和安全燃燒仍然是當今的一個重大挑戰，因為其燃燒行為與煤油等傳統航空燃料的燃燒行為顯著不同。德國航天中心推進技術研究所的基礎設施使研究人員能夠進行真實的氫燃燒實驗。將高壓燃燒室燃燒領域的實驗研究設施和專業知識相結合，並在一個研究所同時提供最現代的激光光學測量方法——這在世界上是獨一無二的。

 

光學測量

雖然氫測試過去已經在大氣條件下進行過，但德國航天中心和通用電氣航空航天公司正在研究先前定義的技術標準之外的高壓測試。在聯合項目之初，人們對火焰在各種操作條件下的表現以及測試台的窗戶是否能夠承受極端的熱負荷非常好奇——這都是記錄有意義的數據的基本要求。

“在非常良好的合作和同事合作下，專門為這個項目開發了一個新的測量部分，”博士說。Bertram Janus，驅動技術研究所代理研究所所長兼燃燒室部門負責人。“特別是對於飛機燃氣輪機中的氫氣燃燒，由於特殊的燃料特性，實際的操作條件至關重要。我們第一次在如此現實的條件下對這種具有挑戰性的燃料進行調查。光學通道為我們提供了獨特的數據收集機會。”大型石英玻璃窗可以對燃燒室進行非常特殊的觀察，並允許使用開發的激光光學測量方法來表徵燃燒室內部的燃燒行為和反應流在研究所。

該研究所借鑒了數十年在飛機燃氣輪機中使用複雜激光光學測量方法的經驗，以便能夠快速適應新的測量對象。“在測試中，我們使用了一系列測量技術，這些技術結合在一起，可以完整地了解燃燒過程的整體情況，並能夠驗證數值模擬，”Dr. Christian Willert，光學引擎測量技術部負責人。“光學測量可以即時記錄反應和放熱區域，而不影響燃燒室中的流動。這些還通過流場測量來補充，以跟踪空氣-氫氣混合物和反應產物通過燃燒室的運動，”威勒特繼續說道。

GE 航空航天先進技術公司熱與燃燒系統團隊負責人 Thomas Ripplinger 總結了測試結果對該項目的重要性：“運行完全順利的測量結果可用於評估燃燒器是否滿足預期，或者設計調整是否符合預期。”開發和設計工具將發生變化”。

未來，DLR 和 GE Aerospace 計劃在高壓燃燒室試驗台 (HBK) 1 上進行進一步測試，然後在科隆 DLR 的 HBK 2 中更加面向應用的條件下進行測試。

 

HYDEA 2023-2026 項目

這些測試是歐盟 HYDEA（航空用氫演示器）項目的一部分。HYDEA的主要目標是到2026年開發出基於氫氣直接燃燒的新型無CO2排放推進系統。項目結束時，將論證氫推進系統在飛機發動機中的可行性整體進行地面測試。HYDEA的成果將是空中客車公司2020年啟動的ZEROe技術研究項目的重要一步。

 

[照片]

高壓燃燒室試驗台（HBK）1台