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作者:潘萌霓;何皑;刘佳帅;王曦婷;陈志雄;胡忠志;
单位:清华大学航空发动机研究院;中国航发湖南动力机械研究所;
摘要:面对全球应对气候变化的紧迫需求,氢燃料航空发动机成为实现航空业可持续发展的重要动力系统。本文介绍了氢燃料作为航空发动机燃料的优势与问题,并阐述了传统发动机转成氢燃料航空发动机后,控制系统面临的挑战。详细探讨了氢燃料航空发动机控制系统历史发展的三个阶段:探索与概念验证阶段、技术开发与试验应用阶段和实用化探索与可持续发展阶段,分析了不同阶段下,氢调节系统、控制系统、控制实验装置的发展。深入分析了现代氢燃料航空发动机控制系统设计的关键技术,包括全工况稳态/动态匹配调节技术、氢气流量控制、安全性、污染物排放控制、轻量调节阀和长寿命液氢泵。探讨了氢燃料航空发动机适航认证面临的多重挑战,包括现有适航法规的不足、氢燃料系统的高风险性、低温液氢存储与输送的技术难题、氢脆化对材料的影响、火灾防护的新需求,以及试验验证的高要求。此外,文章还对该领域未来的发展趋势提出了前瞻性的展望。
关键词:氢燃料航空发动机;;控制系统;;关键技术;;氢调节系统;;氢流量精准控制;;发展趋势;;供氢系统;;综述
基金资助:清华大学“水木学者”计划(2024SM223);; 中国科协青年人才托举工程项目(YESS20240990AE);; 中国航发四川燃气涡轮研究院稳定支持项目(GJCZ-0303-02)~~