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??目前(qian)，溫室氣體(ti)排(pai)(pai)放導(dao)致的(de)氣候(hou)變化問題已(yi)經引起了全球(qiu)的(de)廣泛(fan)關注。在各種碳(tan)排(pai)(pai)放來源中，航(hang)空業占(zhan)比(bi)接近2.5%，被普遍認(ren)為是重(zhong)要(yao)的(de)碳(tan)排(pai)(pai)放行業。如果不采取控制措(cuo)施，到2050年(nian)，全球(qiu)25%的(de)碳(tan)排(pai)(pai)放將來自航(hang)空業。減(jian)少(shao)航(hang)空發動機的(de)碳(tan)排(pai)(pai)放量是實現碳(tan)中和目標的(de)主要(yao)途徑之一。
??為了真正實現(xian)凈零碳(tan)排(pai)放(fang)，航(hang)空發(fa)動(dong)(dong)機行(xing)業已經進行(xing)了大量的(de)燃料電(dian)池和混合電(dian)推進裝置(zhi)的(de)研究，但由(you)于(yu)電(dian)池能量密(mi)度(du)的(de)限制，目前(qian)這些技術大多(duo)只適(shi)用于(yu)中(zhong)短途飛機，無法實現(xian)遠距離飛行(xing)。相比(bi)之(zhi)下，氫(qing)渦輪風扇發(fa)動(dong)(dong)機具(ju)有(you)較高的(de)減排(pai)潛力和優勢，在低碳(tan)發(fa)展中(zhong)具(ju)有(you)巨大的(de)潛力。
四座氫內燃(ran)飛機(ji)原型機(ji)
??氫燃(ran)(ran)(ran)(ran)料因零碳排(pai)放(fang)和燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)熱(re)值高的(de)(de)(de)特點(dian)，成為航(hang)空(kong)發(fa)動機(ji)和地(di)面燃(ran)(ran)(ran)(ran)氣輪機(ji)領(ling)域最具應(ying)用潛(qian)力的(de)(de)(de)燃(ran)(ran)(ran)(ran)料，而氫氣微混(hun)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)技術則是其實(shi)現廣泛應(ying)用的(de)(de)(de)關鍵之一，該技術的(de)(de)(de)難點(dian)是解決氫氣燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)常有回火和排(pai)放(fang)高的(de)(de)(de)問題(ti)，其中回火將(jiang)導致火焰從(cong)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)室(shi)逆向(xiang)傳播到(dao)氫氣噴(pen)射通道，嚴重時會導致燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)室(shi)頭部(bu)燒(shao)(shao)蝕(shi)和供氫系統(tong)燒(shao)(shao)壞等(deng)。因此(ci)突破氫燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)技術是推動氫燃(ran)(ran)(ran)(ran)料燃(ran)(ran)(ran)(ran)氣渦輪發(fa)動機(ji)發(fa)展的(de)(de)(de)必經之路。
??現有研究(jiu)廣(guang)泛(fan)將大規模火(huo)焰細化(hua)為眾多細小火(huo)焰，可以(yi)顯著提高氫(qing)氣(qi)與空(kong)氣(qi)的(de)摻(chan)混效率，從而有效增強混合均勻(yun)性，進(jin)一(yi)步降低空(kong)氣(qi)摻(chan)入燃燒產(chan)生的(de)氮氧化(hua)物排(pai)放并防止(zhi)回(hui)火(huo)。
氫氣微混燃燒
??在(zai)結構形式上，用陣列排布的微(wei)(wei)型(xing)混合(he)(he)通道(dao)代(dai)替傳統(tong)的旋流混合(he)(he)通道(dao)，這種微(wei)(wei)型(xing)混合(he)(he)通道(dao)一般尺寸小于10mm，燃料可以在(zai)每個微(wei)(wei)型(xing)通道(dao)內實現(xian)均勻燃燒。
傳統燃燒和氫氣微混燃燒對比
??未來，微混燃(ran)燒結(jie)構的(de)(de)設計將朝著更(geng)緊湊的(de)(de)方向發(fa)展，在現有微通(tong)道(dao)混合(he)技術(shu)的(de)(de)基礎(chu)上，進一(yi)步(bu)強化旋流效應，持續優(you)化摻混過程。除(chu)此之外(wai)，結(jie)合(he)分級燃(ran)燒技術(shu)也是一(yi)個(ge)可行的(de)(de)發(fa)展方向，通(tong)過分階段精確控制氫氣(qi)和空氣(qi)的(de)(de)流量，調(diao)節混合(he)區域的(de)(de)當量比和燃(ran)燒溫(wen)度，這樣(yang)的(de)(de)方法(fa)不(bu)僅有助于增強燃(ran)燒的(de)(de)穩定性(xing)，還(huan)能有效降低氮(dan)氧化物的(de)(de)排(pai)放。
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氫氣微混燃燒室
??突破氫(qing)燃(ran)燒(shao)技術(shu)是(shi)航空發動機和燃(ran)氣輪機實(shi)現(xian)脫碳(tan)的關鍵，是(shi)“雙(shuang)碳(tan)”戰略必不可(ke)少的一環，通過深(shen)化(hua)氫(qing)燃(ran)燒(shao)基(ji)礎研究和工(gong)程實(shi)踐，能(neng)夠為(wei)實(shi)現(xian)零(ling)碳(tan)排放和低污染排放的氫(qing)能(neng)源動力(li)系統的發展，構筑起堅實(shi)的科技支撐。
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