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国内首个直吹冷却氢能发动机亮相

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由北京航空航天大学能源与动力工程学院研制的“北航氢动一号”全电航空发动机日前完成首飞。日前,团队技术负责人刘志伟介绍,“北航氢动一号”是国内首次将推进器、电机、燃料电池等经过融合设计而成的氢能航空发动机,该发动机由氢燃料电池供能,零碳节能环保,最大续航时间比采用同质量锂电池提升了一倍。

“最大的技术创新点,就是利用融合式设计,将推进器产生的气流,直接用于燃料电池的进气反应和冷却。”刘志伟说,这种直吹冷却的设计,实现了“借力”的效果——“一般燃料电池都会单独配备风扇,我们将燃料电池和推进器设计在一起,燃料电池使用推进器产生的气流就可以进行进气反应和冷却。这样舍弃了传统的冷却风扇,降低了动力系统的重量,使飞行器可以携带更多氢燃料,从而提升续航时间。”

目前多数中小型无人机都选用锂电池作为储能装置,不足之处是锂电池能量密度较低,难以维持无人机的长时间留空飞行。相比于同质量的锂电池,氢燃料电池能量密度更高,可提升中小型无人机的续航时间。

本次“北航氢动一号”搭载的试飞无人机为一款翼展3.5米的复合翼无人机,机身前端安装的就是直吹冷却氢能发动机。经过起飞、巡航、机动、降落等设定科目的考核,发动机燃料电池输出功率保持稳定,意味着首次飞行试验成功。

该发动机由北航能源与动力工程学院智能推进实验室团队主导研发,在团队负责人、北航教授闫晓军的带领下历时4年研制成功。刘志伟说,下一步,团队将针对下一代氢能混合动力航空发动机开展原理构型探索等基础研究和关键技术攻关,拓展氢能航空动力在未来航空领域的应用,“我们正在研发功率量级更高的氢能混合动力航空发动机,未来以环保氢能为能量来源的无人机有望飞得更高,飞得更远。”

燃料电池,氢能发动机

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编辑:敬之

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