NASA 的实验性混合动力氢发动机终于可以减少飞行排放

快速阅读: 据《科学警报》称，美国国家航空航天局（NASA）授予菲利普·安斯尔一项NIAC奖，支持开发Hy2PASS发动机，这是一种用于航空的氢混合动力推进系统。Hy2PASS结合了燃料电池和燃气轮机，通过解耦压缩机与涡轮机，提高了效率并减少了排放。目前，该项目处于验证系统概念的第一阶段。如果成功，Hy2PASS可能成为减少航空业碳排放的关键技术。

航空旅行产生了全球约百分之二点五的二氧化碳排放，尽管数十年来一直在开发替代燃料或更高效的飞机设计，但这一比例几乎没有变化。然而，美国国家航空航天局（简称NASA）一直在努力为航空旅行构建一个更加可持续的未来。最近，他们授予伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的菲利普·安斯尔一项来自NASA的NIAC奖，支持了这一方向上的另一项进展。该奖项旨在开发Hy2PASS发动机，一种用于航空的氢混合动力推进系统，这是一种结合燃料电池和燃气轮机为飞机提供动力的混合发动机。混合系统之前已有尝试，但Hy2PASS的独特之处在于其空气处理方式。

在混合动力飞机系统中，通常包括燃料电池和燃气轮机。燃料电池将氢作为输入并产生电能作为输出。在典型的混合系统中，这种电能会驱动压缩机，其输出直接耦合到涡轮机转动。然而，在Hy2PASS系统中，压缩机与涡轮机解耦，但仍向涡轮机供氧。然后，它还向燃料电池的阴极供应氧气，使其能够持续运行。Hy2PASS发动机的概念图。（NASA/菲利普·安斯尔）

这种方法有几个优势，但最显著的是它允许效率大幅提升。通过将压缩机直接从涡轮机解耦，机械连接产生的废热被消除。此外，这使得压缩机可以在不同的压力下运行，允许算法优化其速度而忽略涡轮机必要的速度。另外，整个系统的排放基本上只有水。因此，这种混合系统实际上消除了此类混合发动机产生的所有排放。至少理论上，这种推进系统将是美国宇航局和其他航空业多年来一直寻求的圣杯。

要让这个系统成为现实还有很长的路要走。第一阶段的NIAC奖将集中在验证系统概念上。重要的是，它还需理解另一个飞机系统以及“任务轨迹优化”，以最小化系统未来任何使用情况下的能源需求。这听起来似乎系统在实际应用中有一些限制，但在第一阶段将其细化似乎是一个合理的用例。如果项目成功，并考虑到安斯尔博士一直满足美国宇航局的设计目标，这是一个很好的赌注。有可能不久后，氢动力飞机将再次飞上蓝天。并且这一次，它将成为减少全球最重要行业之一排放的关键力量。

这篇文章最初发表在《今日宇宙》网站上。阅读原文。

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