1月9日下午,DF600型吨级倾转旋翼电动垂直起降无人机(eVTOL)在陕西宝鸡成功完成搭载液氢的验证飞行,多项指标填补国内空白。此次飞行使用了大兴国际氢能示范区企业——北京嘉清新能源科技有限公司研发的50千瓦风冷氢燃料电池。试飞成功的消息在低空经济业内激起一波涟漪,大兴融媒记者就此专访研发团队和航空、氢能领域专家,详解技术研发过程,并分析评价这一重大进展。
倾转旋翼布局具有先天技术优势
近年来,低空经济发展方兴未艾。据中国民航局预测,2025年,我国低空经济市场规模将达到1.5万亿元。国家发展改革委更是于2024年底设立“低空经济发展司”,为全行业带来重大积极信号。
eVTOL是低空经济的重要赛道,在快递配送、紧急医疗资源与人员快速转运等方面具有广阔应用前景。目前,eVTOL的主要技术路径有多旋翼、复合翼、倾转旋翼几类构型,公众常见的eVTOL主要使用多旋翼构型。
DF600此次使用的液氢动力解决方案由追梦空天科技(苏州)有限公司、北京嘉清新能源科技有限公司、陕西同尘和光低温科技有限公司共同设计研发。追梦空天董事长蔡文宽告诉记者,“混动+倾转”方案是DF600最大的特点,正如新能源汽车行业一样,混合动力对于发展eVTOL、解决“里程焦虑”具有重要意义。
目前纯电eVTOL航程约150-200千米,到2030年前有望提升至300-400千米,但仍无法满足特种运输、应急管理和城际出行的需要,也难以在快充或换电设施不完善时实现短距离、高频次的经济运营。
相比多旋翼和复合翼构型,倾转旋翼能够实现更大速度、更高效率的飞行,相关技术方案逐步成熟、优势特点日渐凸显,已成为大多数头部eVTOL企业所青睐的方案。
我国氢能航空动力取得重大突破
据介绍,DF600最大起飞重量达到1吨,商业载荷可达160千克,最大续航里程约1000千米。“这些飞行性能指标,对航空动力的要求很高,这也是公司选择混合动力的初衷,而此次基于液氢动力系统的飞行验证,也是公司在混动路线上的进一步探索和技术储备。”蔡文宽表示。
“不论是传统飞机还是eVTOL,航空动力都要求较高‘推重比’,即重量轻、功率大。”记者了解到,氢燃料电池的冷却方式分为水冷和风冷,前者需要冷却管道和循环泵,造成自重较大;而后者在很长一段时间里难以实现高功率。
“这次试飞用上了我们的‘拳头产品’——阴阳极封闭式风冷电堆,具备结构简单、重量轻、功率大、寿命长、可靠性高等优点。”北京嘉清董事长方谋表示,历经5次技术迭代,公司现已掌握氢燃料电池全套核心技术,形成完全自主的知识产权体系。记者还注意到,DF600此次飞行采用了同尘和光提供的-253℃低温液态储氢方案,相比常规的高压储氢、固态储氢,更适合航空场景。
上海市航空学会理事陈原表示,这是大型风冷氢燃料电池在飞机上的第一次实证案例,成功为中国低空经济找到了大载荷、长航程、高可靠性的动力解决方案。
国际氢能协会副主席、清华大学核能与新能源技术研究院教授毛宗强表示,北京嘉清研发的氢燃料电池在陕西装机试飞成功,意味着我国在氢能航空动力领域取得了重要突破,缩小了与国际先进水平的差距。
氢能无人机将开辟全新应用场景
毛宗强向记者表示,对于我国当前低空经济行业现状而言,1吨级别的eVTOL轻便、灵活,使用维护成本相对较低,北京嘉清燃料电池系统的应用,有望为低空经济快速发展提供有力支撑。“以这个1吨级平台为基础,可衍生出功能各异的飞行器家族,深度融入城市空中通勤、偏远地区补给、海洋作业支援等多元领域,进一步拓展燃料电池在航空航天领域的应用范围,为相关产业的发展注入新动力。”
在毛宗强看来,这一成果将激励国内更多科研团队和企业加大在燃料电池领域的研发投入,激发创新活力,推动我国燃料电池技术持续进步,形成良好的行业竞争态势,促进整个行业的快速发展。
近日,在政协大兴区六届四次会议上,中国联合航空有限公司董事长、总经理曾永超建议,借助航空科技、氢能产业优势,加快低空经济产业布局,把握新赛道、抢抓新机遇,为经济转型升级注入新活力与新动力。
方谋表示,作为目前全球唯一的大型风冷氢燃料电池系统供应商,北京嘉清今年将广泛开展氢燃料电池系统适配应用,持续扩大领先优势,做到“人无我有,人有我优”,助推我国航空科技屹立世界潮头,打造更多“大兴创造、大兴气派”的“大国重器”。