氢燃料电池-涡轮航空混动系统的设计与验证
“优秀设计”一等奖资助企业: 中国航发湖南动力机械研究所
企业导师: 曹俊

指导教师: 李玉阳

项目成员: 姜鉴柏、李柏林、刘祖豪、诸若岩

项目概述
在双碳目标牵引下,当前航空业面临紧迫的脱碳需求。然而,目前航空业技术距离碳中和目标存在着显著的技术鸿沟,亟需发展变革性动力技术。新燃料与新构型的出现可以为我们提供新的思路。氢燃料、可持续航空煤油(SAF)等燃料为能量清洁利用带来了更多可能,混合动力新构型则可以显著提高效率,实现不同动力系统的优势互补。二者结合的氢燃料电池-涡轮航空混合动力技术受到了广泛关注。
项目目标
本项目旨在针对长航程飞机的动力系统进行革新,采用可持续航空煤油(SAF)摆脱碳排负担,结合当前技术较为成熟的涡桨发动机与质子交换膜燃料电池(PEMFC),构建一种并联混合动力系统,实现飞机动力系统的减排与增效。通过部件仿真分析、系统模型构建、地面试验验证、能量管理优化,最终实现10kW级原理样机的设计与动力系统部署,为未来飞机的混合动力系统提供可推广的技术方案。
项目成果
1. 参考目标机型,确定飞机结构、关键动力部件等设计要素;
2. 针对燃烧室内流动反应耦合过程,形成燃烧组织方案改善性能;
3. 构建高精度动力部件数学仿真模型,多维度分析动力子系统性能;
4. 设计台架系统,模拟飞行剖面,实现稳态与过渡态性能精准匹配;
5. 构建混动飞行模型,模拟各飞行阶段,提出高效飞行平台设计策略;
6. 建立不同任务剖面,模拟混合动力分配,验证飞机全氢动力经济性。