新加坡HES能源系统公司发布的“元素1号”是一款以氢为燃料的电动支线飞机，可以载客4人，具有低噪声、零排放的特点，其原型机有望于2025年开始飞行试验。

成立于2009年的新加坡HES公司，一直致力于开发紧凑、轻便的氢燃料电池动力系统和氢燃料储存系统，并具有军用无人机燃料电池推进系统研制生产经验。2018年10月，HES公司发布了世界首款氢-电支线飞机“元素1号”（Element One）。

“元素1号”可载客4人，当携带压缩氢气时可以飞行500km，当携带液态氢时可以飞行5000km。其动力方案性能比现有任何电池动力飞机均高出几个数量级，为利用既有的小型机场网络，在城镇和乡村之间开辟空中航线提供了可能。HES公司总经理塔拉斯·万科维茨对此表示：“在分布式推进装置中利用HES公司的超轻氢燃料存储方案，将突破基于电池的电动飞行的续航极限。‘元素1号’为利用可再生氢燃料发展远程电动航空铺平了道路。”

“元素1号”被设计为零排放飞机，采用分布式推进布局。14台电动机分别安装在翼下的短舱中，每侧各装7台，每台电动机驱动一个螺旋桨产生动力，每台电动机可提供5～8kW的功率，飞机巡航功率约为100kW。分布式推进为飞行安全提供了足够的冗余，万科维茨对此表示：“如果1台电动机发生故障，还有13台正常运转的电动机。即便多台发生故障，飞机也有足够的电动机提供动力。”每台电动机都带一个推进模块，包括氢存储箱、燃料电池和控制装置，推进模块被设计成插槽式，直接插入电动机后部，形成14个分布式的氢-电推进短舱。

对于氢的使用和存储，万科维茨评论说，“宝马公司在21世纪初就开发了一款液氢燃料汽车，但长期储存会导致液氢蒸发造成能量损失。因此，HES公司为‘元素1号’飞机开发了可更换推进模块，结合燃料自动加注技术，最大限度地缩短氢制造和使用之间的时间。”每次飞机降落后，会有一辆自动地面车辆（AGV）靠近飞机，将燃料耗尽的推进模块运送到制氢设施重新加注，另一辆AGV靠近飞机，插入注满氢的新模块。这种给飞机重新加注能源的方式比给一个大的锂电池组重新充电要快得多。”事实上，“元素1号”仅需10min就可完成一次推进模块更换。

根据HES公司的规划，氢燃料将在“元素1号”运营的机场进行制备和填充，制氢设施可全天连续不断地生产氢气。万科维茨对此解释说：“氢气生产可能比较慢，但为推进模块注氢却很快，我们将制氢和注氢分开进行。” HES公司正在与氢气制造公司合作，研究减少注氢时间和制氢所需能源的技术。此外，目前大部分氢气都是从天然气中提取，天然气是化石燃料，而HES公司计划现场制氢将由机场附近的风电场或太阳能提供能源，做到燃料从生产到消耗的零排放。

公司的第一个目标是在2019年用携带1个或2个氢推进系统的无人机——或许是一个缩小版的‘元素1号’横跨大西洋。“元素1号”原型机有望在2025年开始试飞。

对于拥挤城市中正在兴起的空中出租车市场，万科维茨表示：“我们不考虑城市空中交通，我们关注的是利用乡村的小机场在城镇与乡村之间开辟支线航空市场。” HES公司已经与法国共享飞机创业公司Wingly合作，该公司在法国、德国和英国提供休闲航班服务，并寻求将业务拓展到城镇。Wingly公司首席执行官艾曼瑞克·德·瓦齐耶表示，“在二级城市之间开展支线航空非常有必要。”他同时还指出：“全电推进的‘元素1号’飞机将非常安静，避免了机场噪声的问题。”

自2017年以来，HES公司一直与法国一些快速发展的初创公司和中小企业合作，并与各科研机构接触以推进“元素1号”的发展，其中包括位于图卢兹的全球航空研发中心航空谷(Aerospace Valley)。

(廖忠权，中国航发研究院，高级工程师，主要从事航空发动机前沿技术探索和产业发展研究)