(三)氢能飞机
氢燃料作为清洁燃料,可大幅降低航空飞行过程和整个生命周期中的碳排放水平,为环境持续净化提供重要帮助。目前氢动力系统技术尚不能满足航空飞行的需求,还需要大量研究工作。
欧盟将从环境潜力评估、推进系统开发、飞机整合及安全认证四个方面推进氢动力系统应用的技术探索。在环境潜力评估方面,由于氢气燃烧产生的水蒸气会散发氮氧化合物,因此需要充分评估氢能飞机对环境的影响。在推进系统开发方面,氢燃料的储存、分配和燃烧系统将成为开发氢能系统的关键。例如,为降低氮氧化合物的排放,将设计开发高燃烧率的涡轮机。在飞机整合方面,飞机的设计将向大体积方向迈进,混合动力布局或将具有一定优势。在安全认证方面,氢燃料需要加压储存,以解决燃料蒸发问题,因此飞机结构需进行冗余设计,并验证使用材料的兼容性。同时,需要重新开发安全认证环节,以保障飞机的安全性。
欧洲的绿色颠覆性航空技术对我们的启示
(一)欧洲启动研发绿色航空技术将推进传统航空技术进步,引领全球航空业变革
当前,民用航空技术正在向绿色、高效、低成本、智能化方向发展。而欧洲将“节能、减排”作为未来民用航空发展的主要目标,利用“洁净天空”计划推进具体技术项目。由此,未来民用航空领域大规模的资源将投入到环保飞机的研发设计与开发,会直接带动相关技术的进步与变革。欧盟委员会已建议尽快部署绿色航空技术,实现在欧洲绿色协议(EGD)中承诺的到2050年无温室气体排放的总目标。同时,欧洲将在确保高度安全的基础上,保持工业界的竞争力。例如,法国政府正在加速推动绿色航空发展,已计划研制一款2030年代初可投入使用的空客A320替代机,将采用涵道比20-25的超高涵道比涡扇发动机和机体-发动机一体化设计,预计可降低30%的油耗。因此,在低碳目标的牵引下,以电力和氢燃料为代表的绿色航空技术在一段时间内将成为未来航空技术的发展方向,引发航空产业的一场变革。
(二)抢占未来航空技术领先优势,必须强化合作,以有效降低技术研发风险,加快变革进程
航空产业具有投入高、风险高、周期长、技术门槛高等特点。单独的国家或私营企业很难独自承受巨额资金投入和技术研发失败风险。因此,欧盟发起CEI活动,以联合多方进行绿色颠覆性技术开发,有效降低技术创新风险,大幅提升技术研发成功的可能性。欧洲在地平线计划中指出,欧盟主导的清洁天空伙伴关系不仅帮助其扩大在航空领域影响力和竞争力,也成为其建立航空技术领导地位,维系航空伙伴关系的重要抓手。此外,欧洲通过伙伴关系研发航空新技术,有利于推动欧洲在电力和氢能源等产业的发展,抢占民航飞机新技术发展制高点,形成利益共同体,夺取未来航空领域规则制定的话语权。
(三)借推动航空技术创新,加快促进经济复苏
新冠肺炎大流行对航空业带来严峻挑战,极大影响了全球航空客货运市场,造成巨大经济损失,已威胁到航空从业者的工作和收入。欧洲地平线、欧盟未来研究和创新2021-2027年框架计划提出,欧洲未来将提供50亿欧元支持欧洲民用航空研究与创新的活动,这可以大幅提高欧洲航空业质量与效益,以推动航空业加快经济复苏。