1500公里！全球首架载人液氢飞机成功试飞
氢能航空领域再传佳讯！
近日，美国上市eVTOL公司Joby旗下的德国氢能电动航空技术公司H2Fly宣布已成功进行世界首次液氢飞机HY4载人试飞，该液氢飞机已安装低温液氢储氢罐及燃料电池系统，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。
此次飞行持续了3小时1分钟，消耗氢10公斤。而该飞机的最大储存容量为24公斤，可以持续飞行8小时。由于采取了新的技术路线——液氢作为燃料，使得HY4验证飞机的最大航程从750公里增加到了1500公里。
这是氢能航空首次使用液氢的电动载人飞机试飞，堪称氢能航空领域重大里程碑，为电动航空的长途飞行开辟了新的可能性。
据了解，H2FLY的总部位于德国斯图加特， 2015年由5名来自斯图加特德国航空航天中心和乌尔姆大学的工程师创立，专门从事氢电动航空技术（更具体地说是液氢）的开发，并希望成为首批向市场提供合格氢能推进系统的公司之一。
HY4 氢电动飞机的首飞早在 2016 年就已完成，并于2022年以7000英尺达到77英里航程打破世界纪录，2021 年，H2FLY 被加州公司 Joby Aviation 收购，据悉Joby Aviation正在开发一种电动垂直起降飞行器（eVTOL），以提供空中出租车服务。
据悉，H2FLY 的下一步是将燃料电池系统扩展到兆瓦容量，H2F-175 系统将不仅实现更长的航程，还能达到 27000 英尺（IT之家备注：约 8229 米）的高度。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。
氢能飞机的技术路径
航空低碳发展是交通领域低碳发展的重要方向，航空领域的碳排放主要来自化石能源燃烧，氢能由于其清洁无污染，以及更高的能量密度的特性，被认为是替代化石能源的最佳选择。在航空动力领域被发挥更大作用。众多航空企业已经开始布局研究氢能飞机和氢能航空动力。
目前，在航空领域利用氢能为航空器提供动力的技术路线有两种：一是使用氢内燃机，将燃料改为液氢，氢气在改进的燃烧室中点燃，直接产生动力；二是发展氢燃料电池，连接电动机为飞行器提供动力。
这两种技术路线功率密度较小，未来氢能在航空领域的应用趋势将会是向着更大的民航客机方向发展，因此第三种技术路线与现有涡扇发动机的推进方式相仿，是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。
当前的发展阶段之下，氢能航空最受关注的两个方向分别是氢燃料发动机和氢燃料电池推进系统。
而无论是燃料电池，内燃机还是涡轮技术路线，目前都存在着液氢或气氢的储存、输送、安全等问题亟需解决。
氢气的存储体积大，通常为了节省空间，会采用增压储存以低温液态的形式进行储存，这使得运输和加注的难度增加，氢气的存储安全问题也是个难题，而技术路线决定之下，无论是哪种储氢方式，对密封性的要求都比传统燃油系统更为复杂，但液氢储存便不得不考虑恒温条件的实施，以避免液化后的氢气由于气温的升高而导致的体积膨胀进而导致燃料箱内压强骤增而发生的爆炸。
对于飞机来说，采取更小体积的燃料，意味着可以在飞行时减小油箱重量和体积对飞机性能所带来的额外的要求，提升有效载荷和航程。
而此次试飞之所以能够在航程上翻倍，正是因为对比传统技术路线，在HY4验证机的试飞做了一个技术上的调整，即以液态氢作为飞行中使用的燃料，同时在整个飞行过程只依靠由储氢装置、120kW燃料电池能量转换器和电动机组成的氢燃料电池动力系统来为其提供动力。
氢能飞机领域的发展
近年来，各国纷纷加大在氢能领域的投入，国内也在加足马力追赶，氢能与未来航空业的发展密切关联，以下是第一元素网整理的近年来国内外部分氢能飞机的发展动态盘点。
2017年，中国自主研制的首架有人驾驶氢燃料电池试验机在沈阳试飞成功。飞机飞行高度320米，全程零污染排放。至此，中国成为继美、德之后第三个拥有该技术的国家。
2023年3月25日，首款四座氢燃料内燃机飞机验证机在沈阳某机场完成首飞，是我国自主研制的第一架以氢内燃机为动力的通航飞机。
2023年9月4日，在2023年服贸会北京首钢展区，中国商飞公司展示了国内新一代氢能源技术验证机——“灵雀M”，其机身部就是按照加载液态氢原料设计。“灵雀M”原型机拟在下月进行试飞，实现商用化仍需要较长时间。
2021年1月，德国联邦运输和数字基础设施部宣布，向氢燃料电池航空电驱总成项目（BALIS）拨款2600万欧元，由德国航空航天中心（DLR）牵头，研制以氢燃料电池为动力的大功率航空电驱总成（单台功率不低于1.5MW），用于40～60座、1000km航程的支线客机。
2022年12月，法国空中客车公司展示了三款名为“ZEROe”的零排放概念飞机5，其中一款是采用翼身融合设计的涡扇飞机，可以搭载200名乘客，航程超过2000海里。该飞机将使用氢燃料电池产生电力，驱动电动机或涡轮发电机提供推力。空中客车公司计划在2035年投入使用这款飞机。
2023年2月，德国海德堡大学和德国航空航天中心（DLR）联合开发了一款名为“HY4”的四座氢燃料电池飞机，并在斯图加特机场进行了首次试飞。该飞机使用两个高压储氢罐储存氢气，通过燃料电池产生电力，驱动一台功率为80千瓦的电动机提供推力。该飞机的最大时速可达200公里，最大航程可达1500公里。
2023年3月，英国零碳航空公司（ZeroAvia）宣布完成了首次使用液态氢作为燃料的飞机试飞。据悉该飞机经过改装后可以同时搭载6名乘客，航程达500英里。该公司计划于2024年推出19座的液态氢飞机，2030年推出50-100座的液态氢飞机。
2023年3月，目前世界上最大的氢燃料电池飞机——美国通用氢能源公司（Universal Hydrogen）的氢燃料电池验证机成功在美国华盛顿州莫斯湖完成首飞。此次试飞由一架改装后的Dash8-30040座的氢动力飞机完成，消耗了大约16kg气态氢，飞行时长约15分钟，搭载乘客50名，飞行高度达到3500英尺。
