波音氫能源客機何時飛上藍天?

昨天的「靜說日本」公眾號,寫了《日本如何推進氫能源社會建設》,網友們在後臺留言最多的問題,是氫氣罐會不會爆炸?萬一爆炸了,那不就是變成氫彈了嗎?

對此,日本著名的汽車評論家國澤光宏先生在雅虎網站上有一個專門的解讀,我把它翻譯成中文,供大家參考。他說:

「說到氫能源問題,最容易混淆的概念,就是氫彈和氫氣爆炸。所謂氫彈,就是使用能釋放出比原子彈的「核裂變」更大能量的「核聚變」炸彈。核聚變需要巨大的能量製造契機,誘爆氫彈需要使用原子彈。所以,即使氫氣洩漏,也不會變成氫彈。所謂的「氫氣爆炸」是指洩漏到建築物內等處的氫氣被壓縮後爆發性燃燒的情況。只是氫氣沒有汽油那樣的能量,在常溫&常壓下只是「嘭」的一聲燃燒,不會發生蔓延性爆炸,比汽油安全。

氫能源汽車中的氫氣罐會不會發生氫氣洩漏?豐田MIRAI氫能源汽車的氫氣罐本身做得非常的堅固,不用說手槍,就算使用M16自動步槍的掃射也不會受損。豐田氫氣罐進行過2萬多次各種情形下的極限撞擊,都沒有發生過氫氣洩漏,況且它設計有很好的氫氣洩漏的自動檢測與反鎖系統,氫氣中還加了能識別的味道。除非遭受像坦克那樣重壓的衝擊破壞,當然在這種情況下,人本身就不可能生還。順便說一下,氫氣一旦進入空氣中,由於重量比空氣還輕,很快就會擴散到上空,不會產生積聚。」

看了以上這一段解讀,不知能不能讓網友們對於氫能源汽車的安全性,產生一點信心?

豐田第二代MIRAI氫能源轎車與氫氣罐
豐田第二代MIRAI氫能源轎車與氫氣罐

豐田第二代MIRAI氫能源轎車與氫氣罐

昨天,我們聊了日本的氫能源汽車,今天來聊一聊日本的氫能源飛機。

8月1日,美國波音公司宣佈在日本的名古屋市,設立研究開發中心,重點研發以脫碳為主題的下一代飛機新技術,包括SAF(可持續航空燃料)、氫動力技術、機器人技術、自動化以及碳纖維複合材料等領域的技術。說白了,就是為了研發氫能源大客機。

日本經濟產業大臣萩生田和波音公司首席工程師格雷格·希斯洛普在研究開發中心成立的協議書上籤了字。據悉,這是波音公司在海外設立的第一個研發新一代客機的機構。

那麼,波音公司為什麼會把研發氫能源客機的基地放在日本,而且是放在名古屋這一座城市呢?

這裡,有幾個重要因素讓波音下了這個決心:

第一,名古屋是日本研究氫能源的高地。

氫能源動力的研究與應用,始於豐田汽車公司,而豐田汽車公司的發祥地與總部,就在名古屋。同時,豐田的氫能源研究機構,也在名古屋。所以,名古屋不僅是日本氫能源的研究高地,也是世界氫能源的研究高地。

第二,名古屋是日本新機體材料的研發製造中心。

傳統的客機的機體,大多數是使用鋁合金材料製造。但是,波音公司近幾年推出的新型客機波音787和波音777的機體材料,已經不是鋁合金材料,而是碳纖維複合材料。碳纖維複合材料的主要特點有三:第一比合金材料還要輕約30%。第二,強度比合金材料還要高出8倍。第三,一般的高分子複合材料的最高耐溫極限為250度,碳纖維複合材料是450度。第四,碳纖維複合材料的隔熱保溫性能要比鋁合金高出約40%。第五,碳纖維材料可以一次性壓模成型。

用日本碳纖維複合材料製造出來的波音787客機

用日本碳纖維複合材料製造出來的波音787客機

也就是說,用碳纖維複合材料製造出來的客機,不僅省能耗,而且更牢靠更安全。而且,在同樣滿罐燃油的背景下,碳纖維複合材料製造出來的飛機,比鋁合金製造出來的飛機能多飛30%的距離。也就是說,中距離客機可以飛出長距離的航程。

那麼,全世界碳纖維複合材料研究與應用做得最好的國家在哪裡?是在日本。日本最大的紡織材料企業「東麗」公司是世界最大的碳纖維生產企業,波音787和波音777的碳纖維機體材料,就是由東麗公司研發提供的。

第三,名古屋是波音新型客機的機體制造中心

如果你靠窗坐過波音787客機,細心一點的話,你不僅會發現機翼是漂亮的弧線「鯊魚翅」,而且機翼上很少有鉚釘。為啥?因為波音787客機的機體,是用碳纖維複合材料做的。

波音787客機機體上很少看到鉚釘

波音787客機機體上很少看到鉚釘

整個波音787客機的胴體,是用碳纖維複合材料分三段,一次性壓模成型,然後拼裝而成。本來使用鋁合金材料做胴體,至少有1000多個必須使用鉚釘連接固定的地方,而碳纖維材料機體,只有3處。又譬如複雜的機翼,鋁合金的機翼需要有100個鉚釘固定處,而碳纖維機翼只有10個。這不僅大大提高了飛機的安全係數,同時,可以實現飛機的量產化。你需要多少架客機,30萬噸的巨型壓模機就給你壓多少次,大大降低了飛機的製造成本。

那麼,波音787和波音777客機的機體是在哪裡製造的?是在名古屋。在名古屋中部機場邊上,有一個航空工業園區,那裡就有波音碳纖維機體制造中心。在名古屋造好,再用大型運輸機運往美國拼裝。

用碳纖維複合材料做成的波音787機翼從名古屋運往美國

其實,波音公司把氫能源客機的研發基地放在日本,還有一個重要的原因,是因為日本的川崎重工業集團。

我們知道,汽車的氫能源動力系統(電推)是由豐田汽車公司研發的。那麼,飛機的氫能源動力系統,目前研發能力最前衛的是川崎重工業集團。

川崎重工業集團創建於19世紀的明治維新時期,最初叫「川崎築地造船所」,建於東京的築地。川崎重工業公司造出過日本第一臺蒸汽火車,造出了第一列新幹線列車,早在1969年,就成立了世界上第一家產業機器人制造企業,目前是世界第四大產業機器人公司。

不僅如此,川崎重工業公司還是日本最大的軍工企業,從潛水艇到宙斯盾級護衛艦、輕型航母,從導彈製造到宇宙航天事業,幾乎什麼都做。其主要的製造研發基地,在名古屋附近的關西地區,尤其是神戶市。

近10年來,川崎重工業公司構建氫能源產業體系,尤其致力於氫能源飛機與船舶、新幹線動力系統的研發。

川崎重工業集團正在研發的氫能源飛機的動力系統概念圖

波音公司的戰略是,利用日本的氫能源動力技術和輕盈牢固的碳纖維材料,加上一次性壓模成型的機體制造技術,在2030年前後,讓下一代的氫能源大客機飛上藍天。

可以預估,氫能源技術將會培育出引領日本未來經濟與社會發展的新產業支柱。

由此也想到,任何新產業的形成,一定是以新技術為基礎。沒有引領世界的新技術的系統性儲備,光有資本是不行的。

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