Reaction Engines測試全新的氨推進系統探索無碳航空燃料的可能性
據外媒New Atlas報導,Reaction Engines和英國科技設施委員會(STFC)已經完成了一項關於使用氨作為噴氣式航空燃料的實用性的概念研究。通過將Reaction Engines的熱交換器技術與STFC的先進催化劑相結合,他們希望為未來的飛機生產出一種可持續的、低排放的推進系統。
現代噴氣式發動機使用的是以煤油為基礎的各種燃料,這些燃料具有極高的能量密度,可以推動飛機的長距離飛行,並在全球範圍內運送乘客和貨物。不幸的是,這種燃料也是來自化石燃料,會產生大量的二氧化碳排放,而航空業和許多國家的政府已經承諾在2050年前徹底減少二氧化碳的排放。
實現這些削減的方法之一是尋找傳統噴氣燃料的替代品,為客機提供動力。問題是,這些替代品的能量密度大多比標準航空燃料低得多,並存在其他缺點。例如,現今的電池技術將要求未來的飛機非常小,航程短,有效載荷能力小。同時,液態氫可能是一種可行的替代品,但需要攜帶的液態氫太多,以至於飛機必須完全重新設計並建立新的基礎設施。
使用氨作為航空燃料的想法並不是全新的。雖然它的能量密度只有柴油的三分之一,但它相對容易液化和儲存,並且已經被著名的X-15火箭飛機使用,在20世紀50年代和60年代的一系列亞軌道任務中推動它進入太空。此外,它還不含碳。
棘手的是找到一種經濟上可行的方式將其用於航空領域。為了解決這個問題,Reaction Engines在其為SABRE超音速發動機開發的熱交換器技術的基礎上,生產出了一種新的推進系統,然後由STFC位於牛津郡Didcot附近的Rutherford Appleton實驗室進行評估。
在這個新系統中,氨以冷凍、加壓液體的形式儲存在飛機機翼中,就像今天的煤油燃料一樣。通過熱交換器從發動機中收集的熱量將氨加熱,氨被抽出並送入化學反應器中,催化劑將部分氨分解成氫氣。然後,氨/氫混合物被送入噴氣式發動機,在那裡像傳統燃料一樣燃燒,儘管排放的主要是氮氣和水蒸氣。
根據Reaction Engines公司的說法,氨的能量密度足夠高,飛機不需要進行重大改裝,發動機可以在相對較短的時間內進行改造。地面測試正在進行中,幾年後可能進行首飛。
“Reaction Engines的變革性熱交換器技術與STFC的創新催化劑的結合,將使開發一類改變遊戲規則的綠色氨基航空推進系統成為可能,”Reaction Engines的工程負責人James Barth博士說。“我們的研究表明,以氨為燃料的噴氣發動機可以從目前現有的發動機中進行改造,而且氨作為燃料並不需要對我們今天所知道的民用飛機的設計進行徹底的重新思考。這意味著以低成本快速過渡到可持續的航空未來是可能的;氨動力飛機可以在2050年之前就為世界短途航線服務。”