普惠公司（Pratt & Whitney）对本世纪50年代推出革命性的氢燃烧蒸汽喷射涡轮发动机的信心日益增强，此前对该发动机“最困难部件”的部件级测试证明了该结构的可行性和优势。
单独来说，氢燃烧和蒸汽喷射都不是新技术，但普惠面临的挑战是将它们结合到一个系统中，既能满足航空对重量和尺寸的严格要求，又能将温室气体排放降至接近零。
普惠公司相信蒸汽喷射和热回收系统可以实现更小的发动机核心
在一项由美国政府支持的为期两年的项目中，普惠公司为其氢蒸汽喷射中冷涡轮发动机（HySIITE）概念设计、制造并测试了三个关键部件——燃烧室、冷凝器和蒸发器。
虽然氢燃烧不会产生二氧化碳或微粒，但它会导致氮氧化物排放和水蒸气的增加——这两种导致全球变暖的因素，后者通过尾迹形成。
虽然蒸汽或注水被用于发电行业以提高效率，但P&W的工程师们需要找到一种方法来利用这项技术，而不需要“每次飞行都要携带三四万升水”，P&W高级概念技术研究员Neil Terwilliger说。
这个研究项目的目的不是为了证明氢可以在发动机中燃烧，而是为了回答这样一个问题：“如果氢是燃料，我们将如何设计不同的发动机？”他补充道。
普惠的概念是，至少从表面上看，一个传统的齿轮风扇发动机。但是，它不是简单地排出发动机核心的废热——否则会损失掉的“有用的能量”——而是用来在蒸发器中过热水以产生蒸汽。然后将其注入燃烧室的上游，“有效地将废热对流回循环中”。
由于蒸发器已经冷却了废气流，“它已经非常接近冷凝的温度”，通过将其送入一系列冷凝器和分离器，水就会产生并通过系统循环。
蒸汽喷射过程提高了发动机的效率和功率密度，并减少了氮氧化物排放——“基本上使它们几乎为零”，普惠母公司RTX的首席科学家迈克尔?温特博士表示。
事实上，推进专家表示，该架构比最新一代PW1100G齿轮传动涡轮风扇节能35%，二氧化碳排放量为零，氮氧化物排放量减少99.3%，半闭环系统意味着不排放水蒸气。
氮氧化物测试结果比普惠公司最初的估计要好得多：当普惠公司在2022年公布测试计划时，根据其能够执行的模型，该公司预测氮氧化物排放量将“更保守”地减少80%左右。
对于HySIITE的研究，P&W建造了三个独立的测试平台，“专注于风险最高的项目”，Winter说，在模拟操作条件下评估组件。这包括“在排气装置中安装一个冷凝器，让它存活下来”，以及“利用氢气流凝结水”。
特威利格说，冷凝器的有效性也存在不确定性——“出来的水是微小的，难以捕捉，还是你可以在它后面放一个桶”。
测试结果表明，冷凝器在发动机水平下每秒能够回收1.26升的水。
还需要进行测试，以验证普惠公司通过冷凝器预测的压力损失，“因为如果压力损失过大，整个系统的性能可能会崩溃”。
对于使用0.8蒸汽空气比的燃烧器，普惠公司试图“证明我们可以在如此多的水存在下进行氢燃烧”。
但结果是积极的，表明氢的“具有挑战性的高火焰速度和温度被引入蒸汽有效地驯服了”，特威利格说。
推进专家建造了一个燃烧室测试装置，以评估在存在大量水的情况下燃烧氢气的能力
与此同时，蒸发器作为一种热交换器，“必须一边是高压水和过热蒸汽，另一边是喷气发动机的排气口”。
他说，普惠的重点是“证明我们可以做到，证明它能在那种环境下持续存在，证明它能成功地蒸发水分而不分解”。他补充说，最终，“整个事情都团结起来了”。
最重要的是，测试证明了HySIITE架构适合现有的窄体机舱结构。
此外，虽然比目前的GTF发动机“重一点”，但“小得多的核心”更轻，有助于抵消冷凝器，蒸发器和所需储备水的额外重量。
此外，由于发动机核心明显更小，可以实现高达50:1的“相当极端”的涵道比，Terwilliger说。相比之下，PW1100G的比例约为13:1。
最初的组件开发工作的资金来自美国能源部的ARPA-E项目，该项目将其技术准备水平提高到3级。
尽管ARPA-E计划没有专门的后续工作，但他补充说：“我们正在寻找机会继续开发这些技术。”
特威利格认为，如果所有剩余的障碍都能被清除，服务进入可能在“2050年而不是2030年”左右。
“不缺乏技术挑战。非技术方面的挑战并不缺乏。我们克服这些障碍的速度将取决于我们的努力程度。”
“但即使我们尽了最大努力，实现这一目标仍然需要几十年甚至更长时间。”
事实上，这些非技术挑战给氢推进带来了巨大的阻力：大规模生产绿色氢需要巨大的投资——尤其是在大规模增加可持续发电能力方面——以及建立一个全球储存和分销网络。
此外，液态氢将面临竞争：它是生产动力-液体合成可持续航空燃料（eSAF）的重要组成部分。
以eSAF为基准，P&W计算了使用氢作为燃料所节省的总体能源，基于氢气生产所需的能量比动力转液体燃料少20%左右，但由于需要更大更重的油箱，导致飞机能源效率下降15%。
氢燃烧本身只能节省8%的能源，考虑到将航空转换为新燃料来源的成本，特威利格说：“我不确定它是否值得冒险。”
然而，如果只使用热回收，这一比例将上升到14%，如果使用热回收和水回收，这一比例将上升到26%——HySIITE提出的建筑——“从长远来看，这一途径更有意义”。
