全球首架氢燃料电池直升机完成首飞

美国加州州立大学洛杉矶分校教授David Blekhman（氢能研究与燃料加注设施技术总监）近日在福布斯发布文章，认为全球首架氢燃料电池驱动的 Robinson R-44 直升机成功首飞，将引领器官运输新前沿技术。

2025年3月27日，生物技术公司联合治疗公司（United Therapeutics Corporation）旗下子公司 Unither Bioelectronics 在加拿大魁北克省布罗蒙的罗兰-德苏尔迪机场，成功完成了全球首架氢燃料电池驱动的罗宾逊 R44 直升机——Proticity 的概念验证首飞。

该项目由公司董事长兼首席执行官 Martine Rothblatt 博士亲自领导，并在四月初于加州长滩举行的第四届 H2-Aero 年度研讨会上首次公开介绍了这一重要里程碑以及公司的宏伟愿景。

本文内容基于她的演讲及与器官运输系统项目管理副总裁兼总工程师 Mikaël Cardinal 的后续采访。

Rothblatt 博士于1996年创立联合治疗公司，初衷是为了拯救其患有罕见致命肺病的小女儿。在投身生物医学事业前，她曾是卫星通信领域的先驱，创办了 SiriusXM 卫星广播，并在泛美卫星公司（PanAmSat）和 GeoStar 等多个卫星项目的创立中发挥了关键作用。

在她的领导下，联合治疗公司成为开发肺动脉高压及其他危及生命疾病治疗方案的行业领跑者，同时也在器官制造与移植方面实现了重大突破，包括修复原本会被弃用的供体肺等前沿技术。

零排放飞行的远景蓝图

联合治疗公司致力于打造碳中和的器官制造流程及可持续的运输系统。公司目前正积极推进肾脏、心脏和肺脏的制造工作，其三大器官工厂之一已投入运营，预计将在 2027 年前实现满产，可年产数百个器官。为实现高效运输，联合治疗公司计划使用零排放的垂直起降飞行器运送这些器官。

Rothblatt 博士曾在2018年亲自推动并创造了电动罗宾逊直升机最长飞行的吉尼斯世界纪录，她也亲自发起并领导了本次氢动力直升机的研发和测试。

项目团队与合作

Proticity 项目由联合治疗公司全额资助，目前尚未获得政府或私人投资支持。罗宾逊直升机公司提供了大量实物支持，包括工程时间、专业技术与资源。

项目核心团队由十余名公司内部工程师及多位燃料电池领域的外部专家组成，在本地研发与试飞操作方面则有二十多名工程师和几位试飞员，均与罗宾逊团队保持密切协作。

此前在电动直升机的飞行测试中，公司深刻认识到传统电池技术在垂直起降场景中存在续航和功率限制。

为突破这些瓶颈，团队转向更具能量密度的氢燃料电池推进技术。公司的长期目标是研发一款航程达 400 公里、有效载荷为 600 磅（约 247 公斤，包括飞行员）的直升机。

近期目标则是航程 320 公里、有效载荷 500 磅（约 227 公斤）。公司也正在推进无人机版本的开发，未来一旦获得监管批准，自动驾驶功能将进一步提升有效载荷能力。

技术解析

Proticity 原型机采用并联混合燃料电池系统，其性能与原先配备的莱康明 IO-540 活塞发动机相当，能够以约2100 RPM 的转速提供连续动力。系统由 MagniX 提供的低速电动机驱动，并由计算机控制以维持主旋翼转速稳定。

在首飞中，该系统实现了峰值输出功率178 kW，悬停轴功率约为155 kW。其余功率用于支持辅助设备，如空气压缩机和冷却系统。

动力系统由两个92 kW 的燃料电池堆与一个45 kW 峰值额定的增压电池构成。飞行过程中超过 90% 的动力由燃料电池提供，电池则用于应对短时高功率需求（如快速加速），以确保操控灵敏与稳定。

原型直升机还配备了类似喷气发动机的侧舱设计，内部集成了先进的液冷系统，通过专用冷却回路高效管理燃料电池所产生的大量热量。尽管该冷却方式在原型阶段表现出色，但量产机型将采用中温燃料电池堆，以大幅减少冷却系统体积并提升效率。

氢燃料系统与未来规划

首飞所使用的4型高压氢气储罐，采用热塑性内衬包覆碳纤维结构，储气压力达10,000 psi（约 70 兆帕），最大可存储 4.5 公斤氢气。

今年稍晚，公司计划引入液氢系统，采用 Gloyer-Taylor Laboratories 制造的真空隔热双壳复合材料储罐。

相较传统金属罐，该材料显著降低热质量与氢气蒸发损失。液氢在释放后先转化为低温气体，再经热交换器加热后进入燃料电池。

新系统预计可储存 20 公斤氢气，将显著提升飞行航程与续航性能。

联合治疗公司在魁北克的研发测试中心邻近绿色液氢生产设施，可利用当地水电资源进行电解制氢。目前，测试中心正建设液氢储罐，加氢作业将通过油罐车从 30 分钟车程内的液氢厂进行补给，确保燃料补给的高效与可持续。

生物医学灵感下的飞行创新

项目名称“Proticity”源自线粒体中驱动活细胞能量代谢的质子过程，体现了该项目在理念上对生物机制的致敬。这一命名也反映了联合治疗公司的生物医学根基和使命愿景——将可持续科技与医疗救援及航空运输相融合，为挽救生命打造创新方案。