更绿色、更低碳、更安全、更经济……减排低碳、可持续发展，俨然成为未来航空的风向标。
其中，最具颠覆性的一个航空梦想，就是用清洁及可持续的燃料——
氢能作为能源的氢能飞机，也被认为是实现航空领域碳达峰碳中和目标的战略性路径选择。
未来已来，我们正在走向一个全新的航空时代——氢动力飞行。
1937年航空业先驱者德国科学家Von Ohain将氢气用作燃气涡轮发动机的替代燃料，从而实现了有效推力；
20世纪50年代，美国普惠对部分航空发动机进行氢燃料喷射改造并进行飞行测试；
千禧年，空中客车Airbus和34家航空企业及研究机构一起深入研发以液氢为燃料的“低温航线”飞机方案；
2005年，美国航空环境公司制造并测试了世界首架液氢动力无人机。
各国也争相推出政策激励：
日本先后在2017年和2019年发布《氢基本战略》和《氢能利用进度表》，鼓励相关企业发展氢能飞机；
2020年，欧盟委员会开展“洁净天空计划”项目，或将于2028年完成氢动力通勤飞机认证和支线飞机试飞、2035年完成中程氢动力飞机开发、2050年完成中远程氢动力飞机开发；
同年，美国能源部发布《氢能计划发展规划》，将氢燃料电池、氢涡轮机、氢气“制储输用”技术作为未来的重要研发方向。
航空强国企业都在积极开展氢能飞机及动力系统研究。
然而，梦想的实现并非一帆风顺。
以英国在2021年初开展的液氢燃料新概念飞机计划为例，英国政府主导，由航空航天技术研究所（ATI）负责，被称之为FlyZero项目——
该项目汇集了来自英国各地的专家，评估潜在净零碳排放概念飞机的设计挑战、制造要求、运营要求和市场机会。
利用液氢作为动力源，实现超远航程。
FlyZero有着令人印象深刻的动力系统创新设计，它有四个专门用于储存液氢的液氢罐，其温度高达250°C；其中两个较大的储氢罐位于飞机后部，而两个较小的储氢罐则位于飞机前部。
FlyZero 的翼展长达 54 米，几乎是波音 737 飞机的两倍，可容纳 279 个座位，是一个规模庞大的项目。
然而，雄心勃勃的规划也会有高昂的成本代价——
FlyZero项目研发资金遇到了瓶颈：尽管该研究机构共获得了约 26 亿美元的资金，但分配给 FlyZero 项目的资金，迄今为止约为 2000 万美元；
这样杯水车薪的资金在整个飞机研发过程显然微不足道。
按照目前FlyZero的研发时间表，它预计在未来十年内完成氢能部署；
这和空中客车等主要航空公司计划在2035年推出自己的氢动力客机的时间表恰恰一致。
对于大型商用飞机来说，氢燃料电池相对于其他推进系统的主要优势在于它只排放水，并且消除了所有其他废气排放（二氧化碳、氮氧化物、颗粒等)。
氢动力飞机的关键技术特征：
燃料电池飞机尺寸
根据2026年的 FlyZero 技术预测，燃料电池系统配合电驱的螺旋桨推进系统在这个尺寸级别是可行的。氢动力机型相比传统飞机只使用了约10% 的能源。
对于一个给定的功率密度，燃料电池系统会更有具竞争力，因为涡轮动力系统效率更低，会减小飞机尺寸，而燃料电池系统固有的模块化，因此系统的效率不会降低。
燃料电池系统选型
飞行性能随着燃料电池系统的功率密度的变化而变化，因此燃料电池的选型将变得更具吸引力。
随着功率需求相对于峰值功率的降低，燃料电池的运行效率也会显著提高。因为在一定程度上，超大燃料电池包的重量代价被热管理系统重量降低和燃料消耗的减少所抵消。
因此，系统起飞功率与巡航功率的比值将不同于传统燃油飞机，其关键问题是解决如何管理飞行包线边界的瞬态热负荷。
燃料电池系统集成
根据FlyZero 技术路线图中的预测，FlyZero 项目定义了三种新能源飞机构型。
足以说明使用液氢作为燃料的零碳排放飞机的潜力。
这三种构型分别适用于支线、窄体和中型市场，表明氢动力飞机可以在同等任务级别上与未来的可持续航空燃料(SAF)动力飞机同场竞技。
FlyZero 研究表明氢动力飞机有潜力完成100% 的短途航线和93% 的现有远程航线。
事实证明，使用氢动力的飞机在设计上与燃油飞机有着根本的不同；
这主要是因为氢的比能很高，这意味着与燃油相比，氢的重量要少得多。
这将导致不同的技术优势。
与燃油飞机相比，氢动力飞机需要在推进系统和机体之间进行更多的集成，因为传统的燃油从液态到气态的相变，以及相关的能量管理是商用飞机设计的重要挑战。
与时代竞速，我国氢能飞机研发也在同步展开。
根据中国工程院杨凤田院士研究团队的整理：
2010年，沈阳航空航天大学组建了通用航空重点实验室，开始试制氢燃料电池无人机；
2012年，“雷鸟”氢燃料电池无人机完成首飞，成为我国首款氢燃料电池无人机；
2017年，沈阳航空航天大学、中国科学院大连化学物理研究所联合研制了我国首架2座氢燃料电池试验机并完成试飞；
2019年，中国商飞北京民用飞机技术研究中心研制的“灵雀H”燃料电池验证机完成首飞，标志着民机主制造商在新能源飞机探索方面的实质性进展；
验证机采用氢燃料电混合动力，旨在验证以氢燃料电池为主、锂电池为辅的混合动力技术在飞机上应用的适当性；
2023年，沈阳航空航天大学研制的4座氢燃料内燃机飞机（搭载了2 L氢燃料内燃机）完成首飞，成为我国首架以氢内燃机为动力的通航飞机；
飞机采用上单翼、低平尾、前置螺旋桨、前三点式不可收放起落架的总体布局，翼展为13.5m，机长为8.2m，巡航速度为180km/h，留空时间>1 h；
携带的高压气态储氢为4.5kg，氢内燃机最大热效率>43%、综合热效率>40%；
同年，浙江氢航科技有限公司研制的氢动力多旋翼无人机通过了中国电力科学研究院有限公司的检测认证，主要性能指标均符合电力巡检的使用要求。
发动机和燃油的变革，将深刻改变未来的航空。
尽管在氢动力飞机取证并投入商业运营之前，仍然存在重大的技术、安全和运营方面的挑战；
适航认证标准和一些可持续适航的要求存在很大的不确定性；
但氢动力技术研究有足够的应用前景。
未来已来，它不会停下脚步。
