工程师问答:前方是绿色的天空

描述您在该领域的活动/关键技术，并解释如何将其应用于低碳飞行?

类风湿性关节炎:在Magnix，我们正在为商业航空市场开发世界领先的电力推进系统。我们不知道动力源或飞机平台，我们的产品非常适合现有飞机的改造和清洁板飞机设计。

SK:ZeroAvia是航空零排放推进领域的领先创新者，总部位于位于肯布尔和加利福尼亚州霍利斯特的科茨沃尔德机场。我们正在通过开发氢电力动力系统来实现这一目标，它在燃料电池系统中使用低碳氢来发电，而这反过来又被用于为飞机提供动力，除了水蒸气外没有任何排放。虽然可持续航空燃料(SAFs)的可用性有限，仍然会产生有害的气候排放，目前和预期的电池技术不能满足航空航天对重量敏感的性能需求，但氢电解决方案能够提供加速真正零排放飞行所需的能量密度。

m:在空中客车公司，我们的目标是在2035年前将第一架零排放飞机投入使用。我们坚信，氢气推进将帮助我们实现这一雄心壮志，这就是为什么我们将精力集中在这一领域的主要技术开发上。此外，我们致力于在继续用新型节油飞机替换航空机队以及增加对SAF的使用方面发挥主导作用。事实上，由于发动机效率和SAF，低碳飞行已经成为可能。

MD:混合动力航空车辆有限公司是一家创新的英国航空公司，提供世界上最令人兴奋的可持续航空模式之一。我们的新型飞机Airlander将能够在2030年前实现零碳航空，并应对机动、物流、通信和监视方面的全球挑战。

空中着陆器是一种新的航空形式，结合了氦气的浮力与空气动力升力和矢量推力。这大大提高了传统飞机和直升机的效率。它的设计是低碳、高效的，几乎可以在任何平面(包括水面)上运行，而不需要传统的交通基础设施。

即使配备了4台内燃机，Airlander 10在各种岗位上的排放量也比其他飞机少75%。目前正在与柯林斯航空航天公司和诺丁汉大学合作，开发适合Airlander的500千瓦电动机。有了这一装置，从2025年起，混合动力Airlander的排放量将减少90%。一款零排放的全电动改型车将在2020年之前上市。

到目前为止你取得了什么成就?

SK:2020年9月，ZeroAvia成功进行了世界上第一次氢电商用级飞机的飞行，氢燃料电池在克兰菲尔德机场的一架ZeroAvia的6座飞机上使用。这是HyFlyer I项目的一部分，该项目由ATI项目支持，由创新英国、航空航天技术研究所和商业、能源和工业战略部资助。在这个项目中，ZeroAvia开发了一个完整的氢电力动力系统，并将其集成到Piper Malibu飞机上，这是一种在世界各地普遍使用的机型。

ZeroAvia目前正在肯布尔基地积极开发HyFlyer II，也得到了ATI项目的支持，该项目将扩大其19座多尼尔228飞机的零排放技术。该计划的第一批里程碑式飞行预计将在未来几个月进行。最重要的是，这将在2024年之前将一种经过认证的动力系统投入商业服务，使地区性航空运营商首次真正开始降低机队的碳排放。

m:为了加速氢技术的发展，我们最近在南特和不莱梅成立了零排放发展中心，以建立低温液氢罐的内部专业技术，这将是为未来零排放飞机提供氢作为燃料必不可少的。我们还将在2022年对各种氢技术组件进行地面测试。在SAF方面，我们对我们100% SAF气候影响项目的进展感到兴奋。到目前为止，初步结果非常有希望。我们的目标是到2030年实现SAF 100%认证，而这些项目将帮助我们实现这一目标。

在空中客车公司，我们的目标是在2035年前将第一架零排放飞机投入使用技术运营主管Mark Bentall博士空中客车公司

MD:混合动力飞行器公司已经在英国花费了近10年的时间，通过广泛的研发来开发Airlander，建立了民用和国防应用。与你所看到的许多低排放或零排放飞机不同，Airlander已经作为全尺寸原型机飞行，现在准备商业化并作为生产飞机进入服务。HAV也从客户那里获得了明确的利益，包括一些预付定金的预订和意向书涵盖的飞机。

对我们来说，今年的一个关键时刻是推出我们的移动客舱内部概念和城市到城市的示例路线，如利物浦到贝尔法斯特，西雅图到温哥华，斯德哥尔摩到奥斯陆。潜在乘客、顾客和投资者的强烈反应表明，人们对能够在保持连接的同时减少足迹的替代方案有真正的需求。

类风湿性关节炎:2019年12月，由海港航空公司运营的我们在加拿大温哥华进行了全电动商用飞机的全球首次飞行——德哈维兰“eBeaver”水上飞机，自那以后，我们一直使用750马力的电力推进装置(EPU)定期驾驶它。然后在2020年5月，我们开始驾驶放大的塞斯纳208B Grand“eCaravan”，这是世界上最大的全电动商用飞机。2021年下半年，Magnix将为Eviation Alice提供动力，Eviation Alice是一款从头开始开发的电动飞机，它将使用下一代EPU技术进行首次飞行。

展望未来，Magnix将为世界上最大的商用电动飞机提供电力推进装置，这是一架氢燃料电池动力的改进型德哈维兰加拿大DHC8-Q300，与万能氢公司合作。从认证的角度来看，我们是当今世界上唯一一家正式发布FAA CFR33特殊条件的电力推进认证公司。这让我们有了在2023年获得FAA认证的路线图。

您认为航空脱碳的主要挑战/障碍是什么?您将如何努力克服这些挑战?

m:航空工业是一个全球性的部门:我们不能独自前进。这就是为什么我们空客的首要任务是与合作伙伴网络密切合作，推动各种技术的发展，并建立相关的基础设施，以支持它们的引入和扩大。我们还需要对新一代更清洁的技术进行持续投资，包括混合动力发动机、替代燃料和氢推进系统。这对于加速实现零碳排放至关重要，这将使航空公司、乘客和全世界的社会受益。

类风湿性关节炎:我相信，航空航天工业正处于转型的关键时刻，而不仅仅是从脱碳的角度来看。高密度的非碳能源储存显然是航空脱碳的一个基本方面，但不是唯一的方面。电力推进等技术——我们在Magnix证明了这一点——将使航空业发生根本性转变，乘客可以乘坐更小的飞机，从当地机场进行更短的点对点旅行，因为这样更安静、更清洁，也更经济可行。为了降低航空业的碳排放，我们必须接受这样一个事实，即目前的大型飞机飞行模式，即许多座位空乘的长途飞行模式，不可能成为未来的模式。因此，我认为改变思维模式和商业模式所面临的挑战，比航空脱碳所需要的任何技术挑战都要大。

SK:尽管氢电解决方案非常适合脱碳飞行的挑战，但在飞机上储存氢以为长途飞行提供动力需要创新的存储解决方案，这与现有的航空燃料所使用的技术和方法不同。随着氢电力动力系统飞行距离的增加，这包括将氢储存为液氢的能力，这需要氢在非常低的温度下冷却和保持。ZeroAvia正在与高度创新的公司合作，设计解决这一挑战的方案，包括来自航空航天部门以外的专业知识。

此外，当我们开始将氢电力动力系统投入使用时，运营商将需要能够在机场为他们的飞机加油。除了我们的6座飞机，ZeroAvia还展示了氢机场加油生态系统，这是所需基础设施的缩影，包括现场电解生产氢，移动存储和飞机加油。在英国一个创新的交通部项目的资助下，ZeroAvia也在研究“LHARE”，它将对液态氢进行同样的处理。

MD:航空脱碳面临的最大挑战之一是技术本身。纵观我们今天所熟悉的技术，实现零排放的道路显然是漫长的。然而，包括Airlander在内的许多新技术都处于不同的准备阶段。我们相信，要实现整个行业的脱碳，需要多种技术，也有一些速成的方法。

以国内航线为例。大多数国内航线由专为更长航线设计的飞机提供服务，因此利用这些飞机的效率很低。国内航线通常航程较短，客运量较低，这非常适合Airlander等新型飞机。Airlander可以在400公里的航线上搭载100名乘客，排放量比其他替代品少得多。

Airlander将能够在2030年之前交付零碳航空迈克·达勒姆，首席技术官空气混合动力汽车

对于长途航线，当我们应对复杂的工程挑战，使长途零排放飞行成为可能时，航空业将需要关注像SAFs这样的技术。重要的是，我们不能简单地采取一种或另一种方法——我们必须考虑所有可能的航空脱碳选择。Airlander可以发挥重要作用，它可以比其他技术更快地开始减少排放。

未来的低碳飞行是什么样的?

MD:航空的未来将由满足不同需求、开启不同机遇的不同解决方案来定义。Airlander是未来生态系统的一部分，还会有其他的——一个尺寸肯定不能适合所有人。

SK:由于使用低碳氢气进行氢电推进具有基本的能量密度优势，ZeroAvia认为这是全面解决航空业日益增长的气候影响的唯一可行的、可扩展的方法。我们计划逐步开发更大的动力系统，使全球机队的更大比例脱碳，这意味着越来越多的航班将实现真正的零排放。SAFs等其他解决方案将作为有用的过渡性技术，特别是对大型长途飞机而言。

m:在空中客车公司，我们一直非常清楚，航空业没有“银弹”解决方案。包括氢和SAF在内的新能源途径和燃料的组合对于实现破坏性的CO₂削减至关重要。在实践中，SAF可能仍然是长途旅行的最佳低碳解决方案，而氢燃料和电气化可能是短途旅行的有趣选择。

类风湿性关节炎:我不相信有一个“一刀切”的解决方案来解决低碳飞行，因为我相信未来空中交通工具的种类会比现在的多得多。然而，我相信航空推进的电气化是不可避免的，无论能源来源是电池、燃料电池、氢气还是SAF。