氢飞机

氢飞机是一种飞机，使用氢燃料作为动力源。氢气既可以在喷气发动机或其他类型的内燃机中燃烧，也可以用于为燃料电池提供动力，从而为螺旋桨提供动力。

与大多数使用机翼储存燃料的飞机不同，氢飞机通常设计为在机身内部携带氢燃料箱。

根据宾夕法尼亚州立大学2006年的研究，大型商用氢飞机可能会在2020年建成，但“可能要到2040年才会投入使用”。在近期内，人们越来越关注将燃料电池飞机用作个人飞行器。

在欧盟的与合作研究项目，空中客车公司和34家合作伙伴公司冠以CRYOPLANE评估技术可行性，安全性，环保性和使用液态氢作为航空燃料的经济可行性。此项工作于2002年结束（最终报告于2003年发布）。

截至2021年，ZeroAvia正在积极开发配备燃料电池动力系统的飞机，“最多可搭载20名乘客，航程约350海里”。空中客车公司展示了三款概念飞机，计划在2035年左右部署：100座涡轮螺旋桨发动机、200座涡轮风扇发动机和基于混合翼体的未来派设计。使用燃料电池设计的氢飞机在运行中是零排放的，而使用氢作为喷气发动机或内燃机燃料的氢飞机对CO2零排放，但对NOx零排放。

氢的比能量是传统喷气燃料的3倍，但能量密度较低。在飞机上使用碳纤维罐，可以承受700巴的压力。也使用低温液态氢。

如果可以从风能或核能等低碳能源中获得大量氢气，那么它在飞机上的使用将比目前的飞机产生更少的温室气体（水蒸气和少量氮氧化物）。目前，使用低碳能源生产的氢气很少，并且在飞机和其他车辆中使用氢气存在几个严重障碍。由于其生产方式，以及鉴于目前的技术，其生产效率相对较低，氢比化石燃料更昂贵。

液氢是工程中使用的最佳冷却剂之一，有人提议利用这种特性来冷却超高速飞机的进气，甚至用于冷却飞机的蒙皮本身，尤其是超燃冲压发动机——动力飞机。

对于相同能量的煤油基喷气燃料，液态氢的体积大约是其四倍。此外，其高度易挥发的特性无法像传统运输机一样将燃料储存在机翼中。因此，大多数液氢飞机设计将燃料储存在机身中，导致机身长度和直径比传统的煤油燃料飞机更大。由于机身的额外润湿区域，这会降低性能。更大的机身尺寸会导致更多的蒙皮摩擦阻力和波浪阻力。另一方面，对于相同的能量，氢气大约是煤油喷气燃料重量的三分之一。这意味着，对于相同的航程和性能（忽略体积的影响），氢飞机的燃料重量约为三分之一。对于波音747-400型飞机，这会将起飞总重量从360,000公斤减少到270,000公斤（800,000到600,000磅）。因此，氢燃料飞机的性能是更大的润湿面积和更低的燃料重量之间的权衡。这种权衡主要取决于飞机的尺寸。