陳培儒

2022年2月22日，空客與CFM國(guó)際公司簽署協(xié)議，雙方將在2025年前后啟動(dòng)一項(xiàng)氫動(dòng)力演示項(xiàng)目。該項(xiàng)目旨在對(duì)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行地面測(cè)試和試飛，為零排放飛機(jī)在2035年左右投入市場(chǎng)做好技術(shù)準(zhǔn)備。這并不是空客第一個(gè)氫能項(xiàng)目，但與之前大為不同的是，這一項(xiàng)目將使用A380飛機(jī)作為試飛平臺(tái)，搭載由空客研發(fā)的液氫罐，并在巡航階段對(duì)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試。隨著A380飛機(jī)逐步退出市場(chǎng)，不禁令人感慨，一個(gè)時(shí)代結(jié)束的同時(shí)，另一個(gè)新時(shí)代已經(jīng)開(kāi)啟。

曾經(jīng)的百億豪賭

相比擁有百年歷史的波音，歐洲飛機(jī)制造商空客20世紀(jì)80年代才憑借A320在商用航空市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟，并一直努力扮演追趕者的角色。隨著《長(zhǎng)程雙發(fā)客機(jī)運(yùn)營(yíng)性能標(biāo)準(zhǔn)》（ETOPS）的頒布，符合標(biāo)準(zhǔn)的雙發(fā)客機(jī)也可以運(yùn)營(yíng)跨洲長(zhǎng)程航線(xiàn)，這徹底改變了當(dāng)時(shí)國(guó)際航空業(yè)的格局。

此時(shí)，已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)的加長(zhǎng)型767幾乎第一時(shí)間被航空公司用于跨洲航線(xiàn)的運(yùn)營(yíng)。同時(shí)，介于767和747之間的777客機(jī)也獲得了更多的市場(chǎng)份額。為了扭轉(zhuǎn)局面，空客推出了雙發(fā)的A330和四發(fā)的A340。競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果是，777和A330憑借優(yōu)異的性能革了三發(fā)的麥道DC-10和洛克希德L1011的命，但是在四發(fā)飛機(jī)領(lǐng)域，A340卻未能撼動(dòng)747的江湖地位。

1992年范堡羅航展上，時(shí)任波音總裁的菲爾·康迪宣稱(chēng)正在考慮研發(fā)一款替代747的超大型客機(jī)。面對(duì)波音咄咄逼人的攻勢(shì)，早就想在寬體客機(jī)市場(chǎng)反超的空客也不甘示弱地表示，公司也有意研發(fā)超大型客機(jī)，A380的種子在此刻種下。此后，雙方甚至還曾有意共同研發(fā)這一超大機(jī)型，但最終波音認(rèn)為市場(chǎng)規(guī)模不足以覆蓋巨額投資，選擇了退出?？湛蛥s不愿意放棄這一可能打破波音對(duì)超遠(yuǎn)程航線(xiàn)壟斷的機(jī)會(huì)，最終決定豪擲250億歐元放手一搏。

盡管在研發(fā)過(guò)程中，空客遇到了很多困難，也走了不少?gòu)澛?，但?005年，這架全球最大的商用飛機(jī)迎來(lái)了首飛。在那一刻，A380不僅屬于歐洲，屬于圖盧茲，更屬于全世界。

在A380之前，盡管通體雙層客艙的設(shè)想早已在飛機(jī)設(shè)計(jì)師的腦海中出現(xiàn)過(guò)無(wú)數(shù)次，但即便是747也只是實(shí)現(xiàn)了一部分?？湛蛥R集全歐洲的技術(shù)力量，克服了飛機(jī)放大后的各種技術(shù)挑戰(zhàn)，三艙布局下的A380座位數(shù)達(dá)到500個(gè)以上，飛機(jī)的客單座燃油比相當(dāng)于一臺(tái)小轎車(chē)。毫無(wú)疑問(wèn)，這樣的飛機(jī)確實(shí)十分適合樞紐機(jī)場(chǎng)之間客流量穩(wěn)定的遠(yuǎn)程航線(xiàn)。但可惜的是，A380生不逢時(shí)。

技術(shù)先進(jìn)不等于市場(chǎng)成功

從技術(shù)層面來(lái)看，A380無(wú)疑是一款優(yōu)秀的飛機(jī)。但可惜的是，在商用航空市場(chǎng)上，并不是每一款技術(shù)先進(jìn)的飛機(jī)都能獲得成功。相反，只有真正符合市場(chǎng)需求的飛機(jī)才能獲得市場(chǎng)的認(rèn)可。

市場(chǎng)需求證明了“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)+樞紐輻射結(jié)合”的復(fù)合航線(xiàn)運(yùn)營(yíng)已經(jīng)成為主流，A380無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。好在空客很快意識(shí)到了這點(diǎn)。2006年，空客果斷啟動(dòng)了A350項(xiàng)目，盡管在時(shí)間上已經(jīng)不占優(yōu)勢(shì)，但A380項(xiàng)目中的很多先進(jìn)技術(shù)還是被應(yīng)用到了A350項(xiàng)目中。

2019年2月14日，這個(gè)本該充滿(mǎn)浪漫氛圍的日子，歐洲飛機(jī)制造商空客卻不得不遺憾地對(duì)外宣布，由于A380最大的客戶(hù)阿聯(lián)酋航空將現(xiàn)有訂單從162架減少到123架，以及缺少其他航空公司的儲(chǔ)備訂單，空客將從2021年開(kāi)始停止交付A380。2020年，新冠肺炎疫情爆發(fā)，全球航空市場(chǎng)需求一落千丈。但對(duì)于A380來(lái)說(shuō)，卻迎來(lái)了一絲生機(jī)。由于貨運(yùn)需求的激增，全球一部分A380飛機(jī)在進(jìn)行“客改貨”之后被投入到了航空貨運(yùn)市場(chǎng)。但可惜的是，這部分需求只是短暫的。相反的，在后疫情時(shí)代，航空公司對(duì)于寬體貨機(jī)的需求極度萎靡，即便是購(gòu)買(mǎi)寬體客機(jī)，航空公司也更傾向于小尺寸的寬體客機(jī)。2022年2月，A380在中國(guó)唯一的客戶(hù)南航最后兩架A380從廣州起飛，飛往位于美國(guó)的“飛機(jī)墳場(chǎng)”退役，令人唏噓。

A380的黯然離場(chǎng)給商用航空市場(chǎng)的其他參與者們留下了深刻的思考。殘酷的事實(shí)說(shuō)明，在商用航空市場(chǎng)，對(duì)于任何一款新機(jī)型來(lái)說(shuō)，商業(yè)成功是商用飛機(jī)的終極目標(biāo)。任何的先進(jìn)技術(shù)都是為商業(yè)成功服務(wù)的，當(dāng)年的協(xié)和號(hào)和今天的A380都是技術(shù)上十分成功的機(jī)型，但未能契合客戶(hù)需求讓它們都不得不面臨黯然退出的結(jié)局。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，什么才是一款真正的好飛機(jī)，答案是顯而易見(jiàn)的，那就是能夠?yàn)楹娇展咎峁┳畲罄麧?rùn)的飛機(jī)才是真正的好飛機(jī)。

其次，戰(zhàn)略與市場(chǎng)分析對(duì)商用飛機(jī)項(xiàng)目的成敗至關(guān)重要。當(dāng)年，777和A330的成功都已經(jīng)預(yù)示了“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”運(yùn)輸模式的崛起，波音在看到市場(chǎng)需求轉(zhuǎn)變時(shí)積極調(diào)整了自己的戰(zhàn)略，787的問(wèn)世標(biāo)志著波音轉(zhuǎn)型的完成，而空客卻只看到了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品，沒(méi)有真正理解市場(chǎng)需求，最終作出了錯(cuò)誤的戰(zhàn)略選擇。

盡管A380在商業(yè)上并不成功，但不可否認(rèn)的是，它的問(wèn)世給民航業(yè)和旅客提供了舒適出行的新標(biāo)桿。從機(jī)上酒吧到機(jī)上免稅店，如果沒(méi)有A380，許多豪華的機(jī)上服務(wù)至今可能都還停留在紙面上。因此，不可否認(rèn)“優(yōu)雅的綠色巨人”仍是商用航空發(fā)展史上濃墨重彩的一筆。因此，在業(yè)界對(duì)A380的“命運(yùn)”扼腕嘆息的時(shí)候，空客卻給了A380又一個(gè)新的舞臺(tái)。

A380的新舞臺(tái)

空客對(duì)于氫能在航空業(yè)的應(yīng)用一直持積極樂(lè)觀的態(tài)度，并堅(jiān)信氫能源是一種“前景光明的航空燃料，是實(shí)現(xiàn)未來(lái)航空業(yè)氣候目標(biāo)的關(guān)鍵”。早在2020年，空客就在行業(yè)內(nèi)率先發(fā)布了3款代號(hào)為ZEROe的氫能源概念飛機(jī)，并表示這將是一款跨時(shí)代的產(chǎn)品，空客將在航空器能源轉(zhuǎn)型的重要時(shí)刻發(fā)揮積極的作用。ZEROe產(chǎn)品的發(fā)布讓業(yè)界第一次看到了空客對(duì)于推動(dòng)零排放飛行愿景的雄心。此次，空客以A380為平臺(tái)，并聯(lián)手CFM國(guó)際公司開(kāi)展相關(guān)研發(fā)工作，再一次讓業(yè)界看到了空客發(fā)展氫能源飛機(jī)的決心。

根據(jù)空客和CFM國(guó)際公司簽署的協(xié)議，該項(xiàng)目旨在對(duì)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行地面和飛行測(cè)試，為2035年前將一款零排放飛機(jī)投入使用做好準(zhǔn)備。該示范項(xiàng)目將使用一架A380測(cè)試飛機(jī)作為飛行測(cè)試平臺(tái)，配備由空中客車(chē)在法國(guó)和德國(guó)的工廠準(zhǔn)備的液氫罐?？罩锌蛙?chē)還將負(fù)責(zé)制定對(duì)氫推進(jìn)系統(tǒng)的要求，監(jiān)督飛行測(cè)試，并提供A380平臺(tái)在巡航階段對(duì)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試。

為了能夠采用氫燃料運(yùn)行，CFM國(guó)際公司將對(duì)GE Passport發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室、燃料系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。該發(fā)動(dòng)機(jī)在美國(guó)組裝，因其物理尺寸、先進(jìn)的渦輪機(jī)械和燃油流動(dòng)能力而被該項(xiàng)目選用。它將被安裝在飛行測(cè)試平臺(tái)的后機(jī)身段上，以便對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排放（包括尾跡）與為飛機(jī)提供動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)的排放進(jìn)行獨(dú)立監(jiān)測(cè)。CFM將在A380飛行測(cè)試之前完成大量的地面測(cè)試。

根據(jù)空客公開(kāi)信息可以得知，這架A380機(jī)身內(nèi)將安裝4個(gè)液氫罐，共攜帶400千克液氫，并配備可將氫燃料輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料分配系統(tǒng)。飛機(jī)駕駛艙中，將安裝額外的推力控制系統(tǒng)和用于監(jiān)控性能的專(zhuān)用顯示器，以管理氫發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。機(jī)上還將安裝收集數(shù)據(jù)的傳感器，相關(guān)數(shù)據(jù)可傳回地面。這架A380計(jì)劃在2026年開(kāi)始試飛。

氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)采用GE Passport發(fā)動(dòng)機(jī)改裝而來(lái)，將針對(duì)氫燃料改造燃燒室、燃料系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。它將被安裝在A380的后機(jī)身段，以便對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排放（包括尾跡）進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)，可以與飛機(jī)本身的發(fā)動(dòng)機(jī)排放進(jìn)行對(duì)比。

監(jiān)測(cè)目標(biāo)包括氮氧化物和水蒸氣的排放量。氫燃料產(chǎn)生的水蒸氣是傳統(tǒng)碳?xì)淙剂系娜叮虼孙w行中將收集相關(guān)數(shù)據(jù)，以表征不同大氣條件對(duì)凝結(jié)尾跡形成的影響。

氫氣的燃燒速度比噴氣燃料快10倍，因此這將需要新技術(shù)來(lái)控制火焰并穩(wěn)定燃燒。因此在高空對(duì)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行點(diǎn)火將是A380飛行測(cè)試的關(guān)鍵項(xiàng)目之一。

氫氣的燃料比碳?xì)淙剂系臏囟雀?，因此，改進(jìn)過(guò)的Passport發(fā)動(dòng)機(jī)將需要新材料和涂層，燃燒室渦輪的冷卻機(jī)制也需要重新設(shè)計(jì)。此外，更高的溫度會(huì)產(chǎn)生更多的氮氧化物，因此試飛將研究如何最大限度地減少其排放。

對(duì)于CFM來(lái)說(shuō)，氫燃料的相關(guān)工作隸屬于該公司的RISE計(jì)劃。該計(jì)劃于2021年6月啟動(dòng)，旨在展示一套用于未來(lái)超高效動(dòng)力裝置的技術(shù)，包括開(kāi)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)等。雖然RISE計(jì)劃面向凈零碳排放，并不是完全針對(duì)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，但CFM將氫能視為未來(lái)碳減排的必要路線(xiàn)之一，因此他們提前介入，使未來(lái)飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)能夠使用SAF和氫。

CFM與空客均希望落實(shí)他們?cè)?021年10月簽署的“航空運(yùn)輸行動(dòng)小組”目標(biāo)文件，即通過(guò)按照既定時(shí)間表，開(kāi)發(fā)和測(cè)試零排放飛機(jī)技術(shù)，致力于實(shí)現(xiàn)2050年實(shí)現(xiàn)航空業(yè)凈零碳排放的目標(biāo)。

低溫的氫燃料分配系統(tǒng)將需要新研發(fā)的燃料泵、管道、密封件和材料，還需要新型熱交換器，將液氫轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氫。該熱交換器比傳統(tǒng)的飛機(jī)熱交換器具有更高的溫差和壓力。