2024年1月29日，沈航通航研究院新能源研制的四座氫內(nèi)燃飛機RX4HE原型機（120kW）在沈陽市法庫財湖機場成功首飛，標志著RX4HE飛機具備了在通航機場運營的條件。

氫動力飛機已不再遙不可及。

RX4HE飛機

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氫動力飛機產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景

雙碳是氫動力飛機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第一推動力

當前，航空產(chǎn)業(yè)依然保持迅猛發(fā)展態(tài)勢，航空器的數(shù)量和飛行小時數(shù)也在逐年增加，產(chǎn)生的CO2排放量約占全球總量的3％，引起了各國的高度重視。

據(jù)國際能源協(xié)會（International Energy Agency， IEA）統(tǒng)計，2019年世界航空業(yè)碳排放總量達到近109t，占碳排放總量的2．8％。氣候行動追蹤組織將航空業(yè)碳中和發(fā)展目標進展評為“嚴重不足”。如不抓緊控制，到2050年，全球航空業(yè)碳排放將達到2019年的2～3倍。

為大幅降低航空業(yè)碳排放，國際民航組織（ICAO）提出國際航空碳抵消和減排計劃（CORSIA）（2016年）。該計劃是首個全球性的行業(yè)減排市場機制，要求全球航空業(yè)2035年CO2排放量不超過2020年的水平（即碳達峰），2050年的CO2排放量應達到2005年水平的50％以下（即碳中和）。

低空經(jīng)濟助力氫動力飛行器的發(fā)展

在空域政策、經(jīng)濟政策、行業(yè)政策等多重政策支持下，我國通用航空業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，低空經(jīng)濟領域企業(yè)增速快。

根據(jù)中國民用航空局發(fā)布的《2022年民航行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》，截至2022年底，中國擁有獲得通用航空經(jīng)營許可證的傳統(tǒng)通用航空企業(yè)661家，獲得經(jīng)營許可的無人機通用航空企業(yè)數(shù)量達到15130家。

低空經(jīng)濟市場發(fā)展?jié)摿Υ�，有望形成萬億級市場規(guī)模。根據(jù)賽迪顧問發(fā)布的《中國低空經(jīng)濟發(fā)展研究報告（2024）》顯示，2023年中國的低空經(jīng)濟市場達到5059．5億元，同比增長33．8％。隨著產(chǎn)業(yè)布局加快推進，未來市場規(guī)模有望高速增長，據(jù)其樂觀預計，2026年中國低空經(jīng)濟規(guī)模有望達到10644．6億元，2024－2026 年 CAGR＋28．1％。

圖 1：中國低空經(jīng)濟市場規(guī)模

來源：賽迪顧問

面對著巨大的低空經(jīng)濟規(guī)模，未來，低空經(jīng)濟將在航空領域占據(jù)著一席之位，將帶動著無人機產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，而伴隨著全球及國家低碳、綠色發(fā)展的理念，也將助力氫動力無人機的發(fā)展。

氫動力飛機實現(xiàn)路徑

氫燃料用作航空動力有兩種基本途徑：一是通過對傳統(tǒng)渦輪發(fā)動機進行改進，使其能夠燃燒氫燃料為飛機提供動力；二是通過氫燃料電池發(fā)電，由電機帶動推進器（風扇或螺旋槳）產(chǎn)生動力。

（1）氫渦輪發(fā)動機

氫渦輪發(fā)動機包含兩種形式，分別是氫渦輪風扇發(fā)動機和氫渦輪電動風扇發(fā)動機。氫渦輪風扇發(fā)動機的結構與現(xiàn)役航空渦輪發(fā)動機基本相同，氫燃料在燃燒室內(nèi)燃燒，推動渦輪并帶動風扇產(chǎn)生推力；氫渦輪電動風扇發(fā)動機則是通過渦輪帶動發(fā)電機發(fā)電，電驅(qū)動電機帶動風扇產(chǎn)生推力。

現(xiàn)有傳統(tǒng)航空發(fā)動機結構并不適合燃氫，氫燃料燃燒時溫度高、火焰?zhèn)鞑タ�，容易產(chǎn)生過量氮氧化物且容易發(fā)生回火現(xiàn)象，導致無法實現(xiàn)氫的穩(wěn)定燃燒。為了提高氫燃料發(fā)動機的工作效率，需要對傳統(tǒng)發(fā)動機的燃燒室、燃料噴射與混合裝置、熱循環(huán)和管理系統(tǒng)等進行全面改造甚至重新設計，才能滿足氫燃料的使用要求。

（2）氫燃料電池發(fā)動機

燃料電池工作原理是氫氣通過陽極進入燃料電池，然后氫原子在催化劑的作用下發(fā)生反應，分裂成電子和質(zhì)子；來自環(huán)境空氣的氧氣進入燃料電池的另一側(cè)并通過陰極，然后帶正電的質(zhì)子通過電解質(zhì)膜（PEM），將質(zhì)子和電子進行分離并只允許質(zhì)子通過；帶負電的電子移出電池，陽極和陰極之間形成電位差，便可給發(fā)動機發(fā)電、供電，電動機帶動風扇（或螺旋槳）產(chǎn)生推力。

表1：民航飛機應用氫燃料電池、燃氫發(fā)動機的比較

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國內(nèi)外氫動力飛機產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

國外氫動力飛機發(fā)展現(xiàn)狀

國外對于氫動力飛行比較積極，尤其是歐盟國家。

2020年，歐盟委員會支持開展“潔凈天空計劃”項目，計劃2028年完成氫動力通勤飛機認證和支線飛機試飛、2035年完成中程氫動力飛機開發(fā)、2050年完成中遠程氫動力飛機開發(fā)；同時，歐盟還分別啟動了歐盟燃料電池與氫能（Fuel Cell sand Hydrogen）計劃（2007—2013年）、燃料電池與氫能（Fuel Cell sand Hydrogen）計劃（2014—2021年）、和歐盟清潔航空聯(lián)合行動（CAJU），主要目標是通過氫動力飛行的發(fā)展，為歐盟綠色協(xié)議和氫能戰(zhàn)略做出貢獻。

2023年9月，英國成立航空氫能聯(lián)盟（HIA），將致力于確保英國充分利用氫能為航空業(yè)和整個國家?guī)�來的巨大機遇，加快實現(xiàn)零碳航空，成員為英國航空和可再生能源領域的一批領先企業(yè)，包括易捷航空公司、羅羅公司、空客公司、GKN公司和布里斯托爾機場等。

除歐盟國家外，其他國家也開始氫動力在航空領域的發(fā)展。美國能源部在2020年發(fā)布《氫能計劃發(fā)展規(guī)劃》，將氫燃料電池、氫渦輪機、氫氣“制儲輸用”技術作為未來的重要研發(fā)方向。

2023年5月，日本推出了“下一代飛機發(fā)展”計劃，該計劃總預算210億日元（1．4億美元），通過利用日本在氫和材料核心技術方面的優(yōu)勢，在全球碳中和行動中加強日本飛機工業(yè)競爭力，該計劃包括兩大研究主題：氫動力飛機核心技術；復雜形狀和顯著輕量化的初級飛機結構的開發(fā)。西班牙“航空技術”計劃將研發(fā)氫能航空動力，2023年3月，由ITPAero公司領導的西班牙國家團隊成立，目的是開發(fā)該國第一臺氫能航空動力裝置，并計劃于2025年進行首次測試。

整體來說，近幾年以來，氫動力飛行成為各個國家在航空領域節(jié)能減排的重要途徑，各國也在積極推動這一技術的發(fā)展和實現(xiàn)，氫動力飛行迎來了發(fā)展的元年。

氫動力飛機項目

現(xiàn)階段，氫動力飛機項目主要以試點項目為主，尚未實現(xiàn)規(guī)�；�和商業(yè)化，項目情況如下表：

表 2：國際氫動力飛機項目

在氫動力無人機領域，國外主要以美國和英國為首。2005年，美國航空環(huán)境公司成功制造并測試了全球首架液氫動力無人機；美國的巴拉德無人系統(tǒng)公司（加拿大巴拉德動力系統(tǒng)公司的子公司）在芝加哥舉行的AUVSI Xponential年會暨博覽會上推出了FCair＆trade；燃料電池產(chǎn)品線，這是一個完整的商用無人機長時程燃料電池電源解決方案。

英國的智能能源公司已經(jīng)開發(fā)了一個氫燃料電池的原型，為無人機（小型無人駕駛飛行器）提供動力；英國智能能源公司在芝加哥舉行的AUVSIX ponential年會暨世博會上推出了大功率2．4kW燃料電池功率模塊（FCPM）用于商用無人機市場。

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中國氫動力飛機產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

行業(yè)現(xiàn)狀

我國與國際上氫能飛機發(fā)展趨勢同步，氫能飛機研發(fā)工作正在展開，形成了①遼寧通用航空研究院（氫燃料電池飛機技術攻關）、②北京航空航天大學（燃油渦槳發(fā)動機PT6的氫燃料改型論證）、③中國航天科技集團有限公司第六研究院第一〇一研究所（氫制�。�液氫生產(chǎn)和存儲、輕質(zhì)高效液氫燃料儲裝置）等優(yōu)勢研究機構，綜合技術水平接近國際先進，同時，④中國科學院大連化學物理研究所、⑤中國商飛、⑥沈陽航空航天大學、⑦北京理工大學也在氫動力航空領域開展相關的研究。

氫動力飛行項目

航空領域

2009年11月，由中國科學院大連化學物理研究生研制的Ⅰ型航空用質(zhì)子交換膜燃料電池電源系統(tǒng)應用于我國首艘燃料電池動力飛艇“致遠一號”，Ⅱ型系統(tǒng)2012年7月應用于我國首架燃料電池無人機“雷鳥號”，Ⅲ型系統(tǒng)2014年9月作為某飛艇的尾推動力通過了高海拔環(huán)境適應性測試。

2017年1月，由中國科學院大連化學物理研究所制造的20千瓦燃料電池系統(tǒng)提供動力的國內(nèi)首架載人燃料電池飛行器已經(jīng)完成了它的首次成功試飛，這一成就代表著中國在航空領域燃料電池技術上實現(xiàn)了重大突破，并成為繼美國和德國之后，全球第三個掌握該領域技術的國家。

2019年3月10日，中國商飛新能源驗證機——“靈雀H”在鄭州上街機場試飛成功。飛機飛行平穩(wěn)，全系統(tǒng)狀態(tài)良好，符合仿真預期，作為動力源的氫燃料電池動力系統(tǒng)得到充分驗證。至此，從2019年1月以來，“靈雀H”新能源驗證機開展了4個構型10架次的試飛任務圓滿完成，標志著中國商飛未來民機在新能源領域的探索取得實質(zhì)進展。

2023年9月，在2023年服貿(mào)會北京首鋼展區(qū)，中國商飛公司展示了中國新一代氫能源技術驗證機——“靈雀M”，其機身部按照加載液態(tài)氫原料設計。

2024年1月份，世界首款四座氫內(nèi)燃飛機原型機—RX4HE原型機（120kW）在遼寧省沈陽市法庫財湖機場成功首飛，搭載了2L氫燃料內(nèi)燃機，飛機采用上單翼、低平尾、前置螺旋槳、前三點式不可收放起落架的總體布局，翼展為13．5 m，機長為8．2 m，巡航速度為180 km／h，留空時間＞1 h；攜帶的高壓氣態(tài)儲氫為4．5 kg，氫內(nèi)燃機最大熱效率＞43％、綜合熱效率＞40％。

該項目由沈陽航空航天大學名譽校長遼寧通用航空研究院首席科學家中國工程院院士楊鳳田主持研制，北京理工大學機械與車輛學院孫柏剛教授團隊參與動力系統(tǒng)開發(fā)與標定工作。

2024年1月4日，該型飛機的氫內(nèi)燃機在北京理工大學氫內(nèi)燃機標定團隊的實驗室內(nèi)完成臺架試驗測試，其功率達到120kW以上，并在試驗中采用國產(chǎn)ECU方案，試驗取得圓滿成功，標志著裝配該型氫內(nèi)燃機的飛機滿足在通航機場短跑道上的正常運行條件。

低空飛行領域

2009年11月，由中國科學院大連化學物理研究生研制的Ⅱ型系統(tǒng)2012年7月應用于我國首架燃料電池無人機“雷鳥號”。

2010年，沈陽航空航天大學組建了通用航空重點實驗室，開始試制氫燃料電池無人機。

2012年，遼寧通用航空研究院研制的＂雷鳥＂氫燃料電池無人機完成首飛，成為我國首款氫燃料電池無人機。

2012年12月，中國第一架純?nèi)剂想姵責o人機“飛躍”，由同濟大學和上海奧科賽飛機公司聯(lián)合研發(fā)，在上海奉賢海域首次試飛成功。這種無人機可以在距離海平面2千米的高度上，以30公里／小時的速度，持續(xù)2小時。

2014年，武漢眾宇動力系統(tǒng)科技有限公司開發(fā)了“天行者”燃料電池無人機。

2017年，優(yōu)雷特（銀川）航空技術有限公司和珠海天晴航空航天科技有限公司共同研制了首架氫燃料電池傾轉(zhuǎn)旋翼無人機�！捌压�英1－A”氫燃料電池無人機動力是“蒲公英”的燃料電池版，其目的是驗證無人機氫燃料電池相關系統(tǒng)的可行性，2018年11月完成了80min飛行測試。

2022年3月13日，由航空工業(yè)直升機所研制的20千克級變距多旋翼無人機AR20順利完成換裝氫動力試飛試驗，驗證了氫動力電池應用在變距多旋翼無人機上的可行性。這次試驗賦予了AR20更多的可能性，既為未來的能力進化指明了方向，又契合國家重視氫能源發(fā)展的國家戰(zhàn)略，在可預見的未來，它將飛往更遠更廣闊的天空。

2023年12月8日，在重慶，翌翔無人機團隊成功完成青鷗30B氫動力復合翼無人機單次持續(xù)飛行測試，成功打破國內(nèi)同類型氫動力無人機續(xù)航時間測試紀錄，續(xù)航能力達到國際先進水平。青鷗30B無人機是一型復合翼無人機，最大起飛重量達到40kg，采用氫燃料電池發(fā)電為無人機提供動力，具有續(xù)航時間久、運行效率高、紅外目標低、環(huán)保無污染、發(fā)熱噪音小等特點，帶載續(xù)航時間超過了國內(nèi)有報道的電動復合翼無人機，打破了國內(nèi)氫動力無人機長續(xù)航記錄；續(xù)航水平與美國洛克希德·馬丁公司Stalker XE燃料電池無人機相當，其續(xù)航時間可達8小時，團隊研發(fā)的非液氫燃料電池無人機達到國際先進水平。

2023年，浙江氫航科技有限公司成功研發(fā)的氫動力多旋翼無人機通過了中國電力科學研究院有限公司的檢測認證，用于電力巡檢，其主要性能指標完全符合電力巡檢所需的使用標準。

2024年1月1日，由航空工業(yè)成飛自主研制的某型氫能源動力固定翼無人機圓滿完成首次飛行試驗。該機的動力系統(tǒng)采用70MPa高壓氣態(tài)儲氫、燃料電池發(fā)電的組合設計。該氫能源動力固定翼無人機在研制過程中突破了內(nèi)外流一體化總體設計、70MPa高壓氣態(tài)儲氫系統(tǒng)設計、高效能量管理設計等關鍵技術，具有能量密度高、綠色無污染等顯著優(yōu)勢，適用于巡線巡檢、安防監(jiān)控、中繼通信等應用場景。

2024年4月24日，由北航能源與動力工程學院研制的“北航氫動一號”全電航空發(fā)動機在天津市靜海區(qū)完成首飛，其發(fā)動機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，其最大續(xù)航時間比同質(zhì)量鋰電池提升一倍。此外，夢氫能源空冷氫電包，用于無人機。

中國氫動力飛機產(chǎn)業(yè)政策

2023年以來，國家開始主動氫能在航空領域的應用，氫能源飛機已被我國并列為未來綠色飛行的重要發(fā)展方向。

2023年10月，我國工業(yè)信息部、科技部、財政部、中國民航局等四部門聯(lián)合印發(fā)了《綠色航空制造業(yè)發(fā)展綱要（2023－2035年）》（簡稱《綱要》）�！毒V要》中指出，要加快儲氫裝置、動力裝置等核心關鍵技術攻關，開展適用于氫能源飛機的新型結構布局技術研究。推進氫燃料電池與氫內(nèi)燃機、氫渦輪、氫渦輪混合動力飛機理論研究與技術驗證，打通與氫能源產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)同創(chuàng)新的技術應用模式。圍繞氫能航空未來發(fā)展趨勢，探索商業(yè)化氫能源飛機運營體系新模式。

2023年10月，中國航空學會正式向全球發(fā)布了國際綠色航空協(xié)會（IAGA）倡議，旨在以“通過技術進步與全球合作促進航空可持續(xù)發(fā)展”為愿景，促進新技術在綠色航空領域得到廣泛應用，加快全球航空產(chǎn)業(yè)鏈全體參與者達成雙碳目標的進程。

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氫動力飛機產(chǎn)業(yè)鏈

燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈

燃料電池包括燃料電池堆、氫氣供應系統(tǒng)、空氣供應系統(tǒng)、水熱管理系統(tǒng)、電源管理控制系統(tǒng)，主要涉及高性能催化劑、增強復合膜、高性能低鉑膜電極、耐蝕薄層金屬雙極板、高比功率電堆、耐低溫系統(tǒng)集成、質(zhì)子交換膜高效電解水制氫等技術環(huán)節(jié)。目前，中國在車端的燃料電池技術相對來說比較成熟，隨著低空經(jīng)濟的發(fā)展和國家對綠色航空的倡導，相關科研院所、航空領域和燃料電池相關的企業(yè)開始布局氫動力航空領域燃料電池產(chǎn)業(yè)，已有燃料電池在航空領域應用項目及相關成熟產(chǎn)品，企業(yè)情況如下表：

表 3：燃料電池代表企業(yè)及產(chǎn)品

現(xiàn)階段，相關科研院所對氫動力航空燃料電池進行研發(fā)，成功的應用于氫動力航空飛行器，典型代表為中國科學院大連化學物理研究所；氫燃料電池堆是燃料電池的核心部件，浙江氫航科技有限公司和航天氫能（上海）科技有限公司均已形成了無人機氫動力燃料電池堆系列產(chǎn)品。

氫內(nèi)燃機產(chǎn)業(yè)鏈

現(xiàn)階段，氫內(nèi)燃機產(chǎn)業(yè)鏈尚處于萌芽階段，一汽集團開啟我國氫動力飛機內(nèi)燃機生產(chǎn)先河，其生產(chǎn)的內(nèi)燃機是基于“紅旗”汽油機研發(fā)的國內(nèi)首款2．0L零排放增壓直噴氫內(nèi)燃機，最大熱效率＞43％、綜合熱效率＞40％，于2024年1月完成首飛的由沈陽航空航天大學研制的全球首款新能源四座氫能飛機RX4HE原型機（120kW）的內(nèi)燃機來源于一汽集團。

儲氫裝置

儲氫瓶是氫能飛行器的核心部件之一，既是壓力容器，也是絕熱容器，需采用輕量化的材質(zhì)。目前中國航天科技集團有限公司第六研究院第一〇一研究所在輕質(zhì)高效液氫燃料儲氫裝置開展研究、哈爾濱工程大學和佛吉亞斯林達安全科技（沈陽）有限公司在高壓氣態(tài)儲氫裝置開展研究；在氫動力無人機領域，江蘇龍蟠氫能源科技有限公司成功研發(fā)出國內(nèi)第一款國產(chǎn)9升、12升系列無人機專用IV型儲氫瓶樣品，中材科技已有無人機專用高壓氣態(tài)儲氫瓶成熟產(chǎn)品。

氫動力機體產(chǎn)業(yè)鏈

氫動力機體分為乘用機機體、無人機機體�，F(xiàn)階段，中國乘用機機體尚處于示范驗證階段，還沒有實際應用于民用航空領域；無人機機體，上海奧科賽飛機公司、優(yōu)雷特（銀川）航空技術有限公司和珠海天晴航空航天科技有限公司已開展相關的研究，并均實現(xiàn)首飛實驗成功，但尚未實現(xiàn)規(guī)�；�生產(chǎn)；浙江氫航科技有限公司在氫動力無人機領域處于領先地位，具有無人機氫燃料電池堆、無人機機體成熟的完整產(chǎn)業(yè)鏈，形成了氫旋4號和氫霆mini兩款型號的成熟產(chǎn)品。

原文標題 ： 七巨頭領銜！還有哪些企業(yè)進入氫動力飛機領域