“北航氢动一号”全电航空发动机完成首飞

4月24日，由北京航空航天大学能源与动力工程学院研制的“北航氢动一号”全电航空发动机在天津市静海区完成首飞。该发动机能源来源于氢燃料电池，全部采用电能带动螺旋桨产生推力。此次飞行的无人机在采用“北航氢动一号”后其最大续航时间比同质量锂电池提升一倍。

据介绍，随着低空经济战略性新兴产业的提出，以电推进为技术特点、面向1000米以下的无人机动力备受关注。相比于传统活塞发动机和燃气涡轮发动机，电推进动力系统具有能量转换效率高、热辐射低和零排放等技术优势，是中小型无人机动力系统的理想选择。

目前，中小型无人机很多选用锂电池作为储能装置，其不足之处是锂电池能量密度较低（约200-300Wh/kg）；相比于锂电池，同质量氢燃料电池（含气源）具有更高的能量密度，是提升无人机续航时间的可行技术路径，也是我国大力发展“氢能战略”的关键技术路径之一。

试飞无人机 北航供图

此次试飞的无人机为翼展3.5m的复合翼无人机，垂起降落阶段使用锂电池为旋翼供能，平飞巡航阶段采用全电发动机提供推力。在试飞过程中， “北航氢动一号”全电航空发动机全程工作平稳，无人机成功完成起飞、巡航、机动、降落等设定科目，巡航阶段燃料电池输出功率稳定维持在1600W以上，在提供平飞功率的同时为锂电池充电，首次飞行试验圆满成功，巡航飞行时长18分钟。

根据无人机的飞行环境，“北航氢动一号”全电航空发动机将推进器、电机、燃料电池等进行高度融合设计，采用推进/冷却气流一体化的设计思想，直接从推进气流中引流，用于燃料电池的反应与冷却，舍弃了传统燃料电池进气和冷却所需的轴流风扇，进而提升了发动机的推重比。

相关科研人员表示，目前国内外尚未看到采用此类融合设计的氢能航空发动机实现飞行的报道，“北航氢动一号”的成功首飞验证了推进器/电机/燃料电池融合设计构型的技术可行性。