2024年4月24日，由北航能源與動力工程學(xué)院研制的“北航氫動一號”全電航空發(fā)動機(jī)在天津市靜海區(qū)完成首飛!

該發(fā)動機(jī)能源來源于氫燃料電池全部采用電能帶動螺旋槳產(chǎn)生推力，此次飛行的無人機(jī)在采用“北航氫動一號”后，其最大續(xù)航時間比同質(zhì)量鋰電池提升一倍。

隨著低空經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的提出，以電推進(jìn)為技術(shù)特點、面向1000米以下的無人機(jī)動力備受關(guān)注。相比于傳統(tǒng)活塞發(fā)動機(jī)和燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，電推進(jìn)動力系統(tǒng)具有能量轉(zhuǎn)換效率高、熱輻射低和零排放等技術(shù)優(yōu)勢，是中小型無人機(jī)動力系統(tǒng)的理想選擇。

目前，中小型無人機(jī)很多選用鋰電池作為儲能裝置，其不足之處是鋰電池能量密度較低(約200-300Wh/kg);相比于鋰電池，同質(zhì)量氫燃料電池(含氣源)具有更高的能量密度，是提升無人機(jī)續(xù)航時間的可行技術(shù)路徑，也是我國大力發(fā)展“氫能戰(zhàn)略”的關(guān)鍵技術(shù)路徑之一。

試飛無人機(jī)為翼展3.5m的復(fù)合翼無人機(jī)，垂起降落階段使用鋰電池為旋翼供能，平飛巡航階段采用全電發(fā)動機(jī)提供推力。在試飛過程中， “北航氫動一號”全電航空發(fā)動機(jī)全程工作平穩(wěn)，無人機(jī)成功完成起飛、巡航、機(jī)動、降落等設(shè)定科目，巡航階段燃料電池輸出功率穩(wěn)定維持在1600W以上，在提供平飛功率的同時為鋰電池充電，首次飛行試驗圓滿成功，巡航飛行時長18分鐘。

根據(jù)無人機(jī)的飛行環(huán)境，“北航氫動一號”全電航空發(fā)動機(jī)將推進(jìn)器、電機(jī)、燃料電池等進(jìn)行高度融合設(shè)計，采用推進(jìn)/冷卻氣流一體化的設(shè)計思想，直接從推進(jìn)氣流中引流，用于燃料電池的反應(yīng)與冷卻，舍棄了傳統(tǒng)燃料電池進(jìn)氣和冷卻所需的軸流風(fēng)扇，進(jìn)而提升了發(fā)動機(jī)的推重比。目前國內(nèi)外尚未看到采用此類融合設(shè)計的氫能航空發(fā)動機(jī)實現(xiàn)飛行的報道，“北航氫動一號”的成功首飛驗證了推進(jìn)器/電機(jī)/燃料電池融合設(shè)計構(gòu)型的技術(shù)可行性。