一個時代的結(jié)束，新時代的開啟

陳培儒

2022年2月22日，空客與CFM國際公司簽署協(xié)議，雙方將在2025年前后啟動一項氫動力演示項目。該項目旨在對氫燃料發(fā)動機進行地面測試和試飛，為零排放飛機在2035年左右投入市場做好技術(shù)準備。這并不是空客第一個氫能項目，但與之前大為不同的是，這一項目將使用A380飛機作為試飛平臺，搭載由空客研發(fā)的液氫罐，并在巡航階段對氫燃料發(fā)動機進行測試。隨著A380飛機逐步退出市場，不禁令人感慨，一個時代結(jié)束的同時，另一個新時代已經(jīng)開啟。

曾經(jīng)的百億豪賭

相比擁有百年歷史的波音，歐洲飛機制造商空客20世紀80年代才憑借A320在商用航空市場站穩(wěn)腳跟，并一直努力扮演追趕者的角色。隨著《長程雙發(fā)客機運營性能標準》（ETOPS）的頒布，符合標準的雙發(fā)客機也可以運營跨洲長程航線，這徹底改變了當時國際航空業(yè)的格局。

此時，已經(jīng)投入運營的加長型767幾乎第一時間被航空公司用于跨洲航線的運營。同時，介于767和747之間的777客機也獲得了更多的市場份額。為了扭轉(zhuǎn)局面，空客推出了雙發(fā)的A330和四發(fā)的A340。競爭的結(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)飛機領(lǐng)域，A340卻未能撼動747的江湖地位。

1992年范堡羅航展上，時任波音總裁的菲爾·康迪宣稱正在考慮研發(fā)一款替代747的超大型客機。面對波音咄咄逼人的攻勢，早就想在寬體客機市場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，A380的種子在此刻種下。此后，雙方甚至還曾有意共同研發(fā)這一超大機型，但最終波音認為市場規(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超遠程航線壟斷的機會，最終決定豪擲250億歐元放手一搏。

盡管在研發(fā)過程中，空客遇到了很多困難，也走了不少彎路，但是2005年，這架全球最大的商用飛機迎來了首飛。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)想早已在飛機設(shè)計師的腦海中出現(xiàn)過無數(shù)次，但即便是747也只是實現(xiàn)了一部分?？湛蛥R集全歐洲的技術(shù)力量，克服了飛機放大后的各種技術(shù)挑戰(zhàn)，三艙布局下的A380座位數(shù)達到500個以上，飛機的客單座燃油比相當于一臺小轎車。毫無疑問，這樣的飛機確實十分適合樞紐機場之間客流量穩(wěn)定的遠程航線。但可惜的是，A380生不逢時。

技術(shù)先進不等于市場成功

從技術(shù)層面來看，A380無疑是一款優(yōu)秀的飛機。但可惜的是，在商用航空市場上，并不是每一款技術(shù)先進的飛機都能獲得成功。相反，只有真正符合市場需求的飛機才能獲得市場的認可。

市場需求證明了“點對點+樞紐輻射結(jié)合”的復合航線運營已經(jīng)成為主流，A380無法滿足市場需求。好在空客很快意識到了這點。2006年，空客果斷啟動了A350項目，盡管在時間上已經(jīng)不占優(yōu)勢，但A380項目中的很多先進技術(shù)還是被應用到了A350項目中。

2019年2月14日，這個本該充滿浪漫氛圍的日子，歐洲飛機制造商空客卻不得不遺憾地對外宣布，由于A380最大的客戶阿聯(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備訂單，空客將從2021年開始停止交付A380。2020年，新冠肺炎疫情爆發(fā)，全球航空市場需求一落千丈。但對于A380來說，卻迎來了一絲生機。由于貨運需求的激增，全球一部分A380飛機在進行“客改貨”之后被投入到了航空貨運市場。但可惜的是，這部分需求只是短暫的。相反的，在后疫情時代，航空公司對于寬體貨機的需求極度萎靡，即便是購買寬體客機，航空公司也更傾向于小尺寸的寬體客機。2022年2月，A380在中國唯一的客戶南航最后兩架A380從廣州起飛，飛往位于美國的“飛機墳場”退役，令人唏噓。

A380的黯然離場給商用航空市場的其他參與者們留下了深刻的思考。殘酷的事實說明，在商用航空市場，對于任何一款新機型來說，商業(yè)成功是商用飛機的終極目標。任何的先進技術(shù)都是為商業(yè)成功服務的，當年的協(xié)和號和今天的A380都是技術(shù)上十分成功的機型，但未能契合客戶需求讓它們都不得不面臨黯然退出的結(jié)局。從這個角度來說，什么才是一款真正的好飛機，答案是顯而易見的，那就是能夠為航空公司提供最大利潤的飛機才是真正的好飛機。

其次，戰(zhàn)略與市場分析對商用飛機項目的成敗至關(guān)重要。當年，777和A330的成功都已經(jīng)預示了“點對點”運輸模式的崛起，波音在看到市場需求轉(zhuǎn)變時積極調(diào)整了自己的戰(zhàn)略，787的問世標志著波音轉(zhuǎn)型的完成，而空客卻只看到了競爭對手的產(chǎn)品，沒有真正理解市場需求，最終作出了錯誤的戰(zhàn)略選擇。

盡管A380在商業(yè)上并不成功，但不可否認的是，它的問世給民航業(yè)和旅客提供了舒適出行的新標桿。從機上酒吧到機上免稅店，如果沒有A380，許多豪華的機上服務至今可能都還停留在紙面上。因此，不可否認“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A380的“命運”扼腕嘆息的時候，空客卻給了A380又一個新的舞臺。

A380的新舞臺

空客對于氫能在航空業(yè)的應用一直持積極樂觀的態(tài)度，并堅信氫能源是一種“前景光明的航空燃料，是實現(xiàn)未來航空業(yè)氣候目標的關(guān)鍵”。早在2020年，空客就在行業(yè)內(nèi)率先發(fā)布了3款代號為ZEROe的氫能源概念飛機，并表示這將是一款跨時代的產(chǎn)品，空客將在航空器能源轉(zhuǎn)型的重要時刻發(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于推動零排放飛行愿景的雄心。此次，空客以A380為平臺，并聯(lián)手CFM國際公司開展相關(guān)研發(fā)工作，再一次讓業(yè)界看到了空客發(fā)展氫能源飛機的決心。

根據(jù)空客和CFM國際公司簽署的協(xié)議，該項目旨在對氫燃料發(fā)動機進行地面和飛行測試，為2035年前將一款零排放飛機投入使用做好準備。該示范項目將使用一架A380測試飛機作為飛行測試平臺，配備由空中客車在法國和德國的工廠準備的液氫罐?？罩锌蛙囘€將負責制定對氫推進系統(tǒng)的要求，監(jiān)督飛行測試，并提供A380平臺在巡航階段對氫燃料發(fā)動機進行測試。

為了能夠采用氫燃料運行，CFM國際公司將對GE Passport發(fā)動機的燃燒室、燃料系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行改造。該發(fā)動機在美國組裝，因其物理尺寸、先進的渦輪機械和燃油流動能力而被該項目選用。它將被安裝在飛行測試平臺的后機身段上，以便對發(fā)動機的排放（包括尾跡）與為飛機提供動力的發(fā)動機的排放進行獨立監(jiān)測。CFM將在A380飛行測試之前完成大量的地面測試。

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

氫燃料發(fā)動機采用GE Passport發(fā)動機改裝而來，將針對氫燃料改造燃燒室、燃料系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。它將被安裝在A380的后機身段，以便對發(fā)動機的排放（包括尾跡）進行監(jiān)測，同時，可以與飛機本身的發(fā)動機排放進行對比。

監(jiān)測目標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)碳氫燃料的三倍，因此飛行中將收集相關(guān)數(shù)據(jù)，以表征不同大氣條件對凝結(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)來控制火焰并穩(wěn)定燃燒。因此在高空對氫燃料發(fā)動機進行點火將是A380飛行測試的關(guān)鍵項目之一。

氫氣的燃料比碳氫燃料的溫度更高，因此，改進過的Passport發(fā)動機將需要新材料和涂層，燃燒室渦輪的冷卻機制也需要重新設(shè)計。此外，更高的溫度會產(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。

對于CFM來說，氫燃料的相關(guān)工作隸屬于該公司的RISE計劃。該計劃于2021年6月啟動，旨在展示一套用于未來超高效動力裝置的技術(shù)，包括開式轉(zhuǎn)子發(fā)動機等。雖然RISE計劃面向凈零碳排放，并不是完全針對氫燃料發(fā)動機，但CFM將氫能視為未來碳減排的必要路線之一，因此他們提前介入，使未來飛機動力系統(tǒng)能夠使用SAF和氫。

CFM與空客均希望落實他們在2021年10月簽署的“航空運輸行動小組”目標文件，即通過按照既定時間表，開發(fā)和測試零排放飛機技術(shù)，致力于實現(xiàn)2050年實現(xiàn)航空業(yè)凈零碳排放的目標。

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)的飛機熱交換器具有更高的溫差和壓力。