“雙碳”戰(zhàn)略背景下，航空運(yùn)輸業(yè)面臨嚴(yán)峻的脫碳形勢，亟需發(fā)展新一代航空動力技術(shù)。氫能化和電氣化是航空業(yè)脫碳主要路徑，而全氫航空動力面臨燃?xì)鋬鋬纱筇魬?zhàn)。氨因其高儲氫效率已成為重要零碳燃料，同時具有儲運(yùn)成本低、泄露易察覺等優(yōu)勢。此外，動力電池能量密度低、功率密度低，導(dǎo)致全電動力無法滿足長航程需求，渦-電混動技術(shù)被認(rèn)為更為可行。本項目圍繞氨在航空混合電推進(jìn)系統(tǒng)中的應(yīng)用，針對氨燃燒反應(yīng)活性弱、NOx生成高的挑戰(zhàn)，提出了氨裂解制氫、氨氫融合調(diào)控的研究思路，耦合無渦輪新型航空混合動力系統(tǒng)，獲得氨在線裂解高溫環(huán)境，實現(xiàn)氨高效裂解和航發(fā)系統(tǒng)提效。

1.         基于氨氫融合無渦輪混合動力航空發(fā)動機(jī)新構(gòu)型對傳統(tǒng)機(jī)型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行選型和分析，提出新構(gòu)型各核心部分設(shè)計目標(biāo)；

2.         建立無渦輪航空發(fā)動機(jī)與固體氧化物燃料電池耦合的混合動力系統(tǒng)仿真模型，并基于測試結(jié)果對模型的準(zhǔn)確性和適應(yīng)性進(jìn)行全面驗證；

3.         分別針對無渦輪航空發(fā)動機(jī)和固體氧化物燃料電池系統(tǒng)開展設(shè)計和模擬，構(gòu)建氨氣燃燒室在線裂解模型和航發(fā)整體冷卻模型，形成氨氫融合無渦輪航空混合動力系統(tǒng)模型，并開展模型參數(shù)化分析，獲得零碳航空動力創(chuàng)新設(shè)計思路；

4.         基于初步的航空混合動力系統(tǒng)模型，創(chuàng)新提出氨在線裂解耦合氨氫融合無渦輪航空發(fā)動機(jī)策略。

5.         對固體氧化物燃料電池制備工藝進(jìn)行研究，通過相關(guān)實驗提升其性能；

6.         通過建模與仿真研究，提升現(xiàn)有固體氧化物燃料電池產(chǎn)品的輸出性能與功重比；

7.         經(jīng)由CFD分析，優(yōu)化氨裂解系統(tǒng)的設(shè)計，提升其裂解量與裂解率；

8.         對現(xiàn)有航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行拆裝和測繪，加強(qiáng)對于航空發(fā)動機(jī)原理內(nèi)部結(jié)構(gòu)具體實現(xiàn)的相關(guān)認(rèn)知，并提出新型無渦輪發(fā)動機(jī)設(shè)計。

1.         對60種機(jī)型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，定量分析選出最適合新構(gòu)型改造的大小兩個機(jī)型；

2.         建立飛機(jī)總重-飛機(jī)總需用功率-發(fā)動機(jī)總重-有效載荷的回歸預(yù)測模型，基于選型結(jié)果的輸入得到新構(gòu)型飛機(jī)總重-功率-發(fā)動機(jī)總重-有效載荷-SOFC質(zhì)量代償配置結(jié)果，并對新構(gòu)型的可行性進(jìn)行分析并提出系統(tǒng)各部分減重增效目標(biāo)；

3.         建立了無渦輪混合動力航空發(fā)動機(jī)系統(tǒng)熱力學(xué)/動力學(xué)穩(wěn)態(tài)仿真模型，可以得到設(shè)計點(diǎn)的各核心部件主要參數(shù)和系統(tǒng)的總推力以及推進(jìn)效率、熱效率等工作點(diǎn)結(jié)果；

4.         開展固體氧化物燃料電池制備與材料表征的相關(guān)實驗，從電池材料上實現(xiàn)減重增效；

5.         開發(fā)固體氧化物燃料電池子模型，并基于測試結(jié)果對模型準(zhǔn)確性和適用性進(jìn)行全面驗證；

6.         對固體氧化物燃料電池進(jìn)行三維建模與仿真研究，通過連接體結(jié)構(gòu)優(yōu)化提升現(xiàn)有產(chǎn)品的輸出性能；

7.         對高功重比固體氧化物燃料電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，提出適用于航空混動系統(tǒng)的新型高功重比固體氧化物燃料電池電堆設(shè)計；

8.         對冷卻流道內(nèi)氨燃料的換熱與裂解情況進(jìn)行研究，設(shè)計緊湊、高效的機(jī)上氨裂解系統(tǒng)，實現(xiàn)氨再生冷卻；

9.         對比多種換熱增強(qiáng)方式，提高有限空間與載荷限制下的冷卻與裂解效率，進(jìn)一步減少系統(tǒng)額外質(zhì)量；

10.     通過優(yōu)化迭代和仿真驗證，設(shè)計出適用于樣機(jī)系統(tǒng)的新型無渦輪燃燒室并生產(chǎn)原型機(jī)以供樣機(jī)測試；

11.     搭建樣機(jī)測試系統(tǒng)并開展整體性能測試，同時對相關(guān)仿真模型進(jìn)行驗證。