法國持續推進新能源飛機項目 勝率幾何?

在7月20日開幕的線上範堡羅航展(FIA connect)中，空客零排放技術副總裁Glenn Llewellyn在「清潔飛行——零排放飛機之路」研討會上表示「空客已經將氫能源視為實現未來十年將零排放商用客機推向市場目標的主要能源，並且計劃在21世紀30年代推出一款零排放商用客機。」

議上，Glenn Llewellyn還表示，機場還必須為21世紀30年代的氫動力飛機做好準備，這意味著需要將氫氣引入機場，為地面設備提供動力。基礎設施和飛機開發同樣重要。而目前空客已啟動初步工作，通過與能源公司開展後續合作擴大氫能應用規模。

空客氫動力能源概念機

雖然目前氫燃料只適用於200座飛機，對於大型飛機來說，使用混合動力能源可能是更好的選擇。但總體來說，對於新型能源飛機及其市場布局，空客的這一規劃顯然是得到了來自其重要夥伴：法國政府的積極支持。對於新型能源飛機，法國政府一直是積極的推動者—— 7月6日，法國政府宣布了「綠色飛機計劃」。按照這一計劃，包括空客在內的法國國內航空企業將在2035年左右推出零排放的「綠色飛機」，這一計劃將有1300家公司參與。此外，由於疫情重創了其航空產業，法國政府宣布對航空航天領域實施總計為150億歐元的援助計劃，這其中也有15億歐元將用於新能源民用客機的研發，可見其決心之大。

那麼，法國推動新能源客機研發的底氣何來？其中又將有哪些風險？

空客和賽峰，法國航空業的「左膀右臂」

作為空客的初創者之一，法國擁有雄厚的航空實力。除了多國共同持股的空客之外，達索、賽峰、泰雷茲等航空產業鏈巨頭均為法國企業。

法國西南部阿基坦大區和南庇里牛斯大區的「航空航天谷（Aerospace Valley）」聚集了大量的航空航天企業

在下一代新能源飛機的研製上，其實力集中體現在空客和賽峰兩大集團上。

空客

2014年5月，歐盟宣布啟動「潔淨天空2」計劃（CleansSky2,以下稱CS2)，並指定空客主導CS2的實施。

CS2是潔淨天空計劃的延續，是歐洲範圍最廣的航空科研項目。憑藉其龐大雄厚的規模，CS2能夠集結全歐洲最好的技術、人才和資源，讓未來實現突破的可能大大增加。這一框架下，空客的重點研究領域包括新型航空動力系統及其與飛機機體的整合、未來飛機機身、客艙的研發，以及未來駕駛艙的研發。

即便在疫情之下，空客也一直在推進這些項目的進行，譬如其中一個重要的項目：空客A340「BLADE」層流翼驗證機已經於6月份恢復了試驗飛行。

A340「BLADE」層流翼驗證機

「BLADE」意為Breakthrough Laminar Aircraft Demonstrator（突破性層流翼演示機項目）。這架飛機的任務是通過新型層流機翼的設計與試驗，評估將其引入商用航空應用的可行性，使機翼摩擦減少50％，二氧化碳排放減少近5％。這種新型層流機翼旨在通過改變現有機翼的形狀、材料和表面，將燃料消耗降低4.6%。

賽峰

在「潔淨天空」項目中，賽峰也扮演著至關重要的角色，其積極參與了其中六個研究領域，並負責協調兩個旗艦級發動機驗證項目：開式轉子發動機（帶反向旋轉葉輪的發動機）和Tech800渦軸發動機。

賽峰Tech800渦軸發動機驗證機

目前，Tech800上經過驗證的一些技術已經應用於賽峰旗下的直升機發動機如Arrano等型號上。此外，賽峰表示其75%的研發和技術預算被投入到尋找更加環保的解決方案中，在發動機技術、航空航天材料、可持續替代燃料等方面賽峰都有所建樹。 2007年，賽峰集團就在其發動機上進行替代燃料測試。法航荷航集團所運營的搭載了CFM56發動機的A321飛機，使用法呢烷和航空煤油混合燃料，在土魯斯和法國之間進行了數十次飛行測試。此外，賽峰也一直在研發麵向2040–2050年的未來發動機概念，如分布式推進、混合動力推進和邊界層吸入。

賽峰所研發的這一混合動力燃料已經正式投入商業運輸服務

氫能源的優勢與劣勢

目前航空領域減少碳排放的手段主要有三種，一提高現有能源利用效率，二利用替代能源，三使用碳捕捉、封存和利用技術（CCUS）。其中CCUS大多與煤電、化工行業結合，且可能增加飛機設計難度與空載重量，所以在航空領域中，前兩種減排路徑尤顯重要。 對於傳統航空燃料來說，提高現有能源利用效率無法實現碳的零排放；而對於新興生物燃料，原料來源有限、經濟成本高等問題，也一直是其大規模進入市場應用的「攔路虎」。而使用替代能源，如太陽能、核能則也存在許多問題。 

太陽能由於能量密度小，要僅依靠太陽能支持飛機運行，需要在目前基礎上大力發展更高能量密度的太陽能電池。

瑞士在2014年試飛的「太陽動力2號」飛機，其翼展與波音747大型飛機相當，使用約1.2萬塊太陽能板，重量與普通四門小車相仿。但是它僅能容納兩名駕駛員，所以在成功試飛後並未向民用客機發展。 

另一種能量密度高的能源則是核能。但核反應堆技術複雜，價格昂貴。而且想要將核反應堆放置在飛機上，就必不可少的需要大量的屏蔽材料而這些材料勢必會減少飛機的有效載荷。最重要的是，核動力裝置的安全性難以保障。

氫能源，相比以上二者具有儲量豐富、來源廣泛、能量密度高、清潔、且價格低廉等優點，更加具有開發價值。

7月7日，飛行器設計製造公司ZeroAvi宣布完成了目前全球最大的氫動力飛機的第一階段試飛，並希望在2023年正式投入商業運輸市場。

試飛驗證機為一架6座的Piper M350飛機，6月23日其在英國完成了首次試飛。ZeroAvi宣稱這是全球目前最大的氫動力飛機。

但實現氫能源的廣泛使用並不容易，其難點如下：

製取困難，成本高

雖然氫氧燃料電池的發展前景很好，但是氫氣製取的成本卻是普通汽油的數倍，這個價格是市場所難以承受的。即使世界各國都將目光投向了利用太陽能來分解水這種廉價、低成本來利用光的作用下將水分解成氫氣和氧氣，但是目前仍缺少一種價格、效率等方面都適合推廣的催化劑來實現這一目標。目前世界上有50多個實驗室正在進行相關研究，但至今尚未有重大突破。

安全性低、儲運困難

由於制氫地與用氫地往往存在一定的空間距離，在沒有完整的輸氫管網的情況下，需要通過高壓氣態等方式運輸至用氫地，成本較高。同時，如何保證氫氣在儲運過程中的安全也是制約氫能行業發展的瓶頸。

研發與供應鏈的管理，是個問題

雖然按照法國政府的宣告，此次新能源客機項目的開發以空客公司為主導。但是此前在研製6代戰鬥機的項目上，英國、法國和德國等多國出於經濟和科研實力等多方面考慮，分別提出了不同的方案，分裂成「暴風」六代機（Tempest）、「未來作戰航空系統」FCAS六代機的兩大陣營。

而隨著英國正式脫歐，德國還是否會和法國緊密合作，法國能否保證航空產業鏈上的1300家公司能夠齊心協力開發新能源飛機這一切都是未知數。

英國BAE集團在2018年範保羅航展上展示出的「暴風」六代機構想圖

空客公布的「未來作戰航空系統」FCAS六代機構想圖 

值得一提，被納入法國未來新能源飛機研發計劃的這1300多家航空製造企業，近70%是中小型企業。在疫情影響下，這些企業大多需要政府的補貼援助，但由於基數大，但僅僅由政府資金補助，持續的時間將非常有限。 此外，研發新機所需的巨大資金，也可能成為這一項目的「攔路虎」。雖然法國政府表示自己仍將投入15億歐元將用於新能源民用客機的研發，但是即便是有「空中巨無霸」之稱的空客A380，當年歐洲的飛機公司在正式投產之前也曾斥巨資，歷經10年之久才成形，到2020年又投入88億歐元，最後造價110億歐元的第一架A380才得以面世。因此與這相比，這150億歐元中的十分之一（即15億歐元）是否能夠支撐起該項目，也是需要打一個問號的。

綜上所述，儘管表面上法國看起來極佔優勢，但是想要如期在2035年推出「法國製造」的零碳排放「綠色飛機」，仍需解決不少問題。而法國會採用什麼方法解決這些問題，我們無法預測知道，只有時間才會告訴我們結果，讓我們拭目以待吧。