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普惠公司高級(jí)技術(shù)研究員Michael Winter指出，其他行業(yè)正在迅速實(shí)現(xiàn)清潔排放，航空業(yè)如果不盡快做出改變，那么其在二氧化碳排放量中所占的比例可能會(huì)從目前的2.5%左右飆升到未來幾十年的18%至20%。
美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（FAA）在一份報(bào)告中表示，美國(guó)政府打算通過將航空燃料完全替換為可持續(xù)航空燃料，從而讓航空業(yè)實(shí)現(xiàn)凈零碳排放的目標(biāo)。同時(shí)，該計(jì)劃還相信航空工業(yè)界將研發(fā)出比目前機(jī)型效率高出30%的飛機(jī)，包括將于2035年上市的新型窄體客機(jī)，以及將于2040年上市的新型寬體客機(jī)。
雖然發(fā)動(dòng)機(jī)制造商正在評(píng)估更長(zhǎng)遠(yuǎn)的技術(shù)，如氫能源推進(jìn)，但當(dāng)前的工作還是主要集中在如何使傳統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)效率提高約20%上。根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦航空局的報(bào)告預(yù)測(cè)，大型飛機(jī)完全依靠氫能源或電能所提供的動(dòng)力飛行，在未來幾十年內(nèi)都不可能實(shí)現(xiàn)。
多路徑
2021年可能被稱為“可持續(xù)之年”，似乎每一個(gè)主要的航空公司都在強(qiáng)調(diào)綠色航空。
今年6月，CFM公司推出了可持續(xù)發(fā)動(dòng)機(jī)革命性創(chuàng)新 (RISE) 研發(fā)計(jì)劃，目標(biāo)是研發(fā)一款窄體客機(jī)所用的發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)效率提高20%，并在本世紀(jì)30年代中期服役。如果再加上整個(gè)飛機(jī)系統(tǒng)的改進(jìn)，可以提高多達(dá)30%的效率。
RISE項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)正在沿著三條技術(shù)路線開展研制工作：開發(fā)開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)、更小的核心機(jī)和混合電力技術(shù)。但這項(xiàng)任務(wù)并不簡(jiǎn)單，需要克服的問題包括葉片損失控制和噪聲控制。
開放式風(fēng)扇
GE公司在開式轉(zhuǎn)子的研發(fā)上有著悠久的歷史，幾十年前就通過無涵道風(fēng)扇（UDF）項(xiàng)目開發(fā)了這種技術(shù)，分別于1986年和1987年在波音-727和麥道-80進(jìn)行了飛行演示。之后，又開發(fā)了反向旋轉(zhuǎn)開式轉(zhuǎn)子架構(gòu)，提高了飛行速度并降低了噪聲。
當(dāng)前，隨著計(jì)算空氣動(dòng)力學(xué)的進(jìn)步，GE公司能夠開發(fā)出一種單旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇的開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，風(fēng)扇葉片安裝在固定葉片前方，能夠滿足噪音和性能的要求。
小型核心機(jī)
RISE項(xiàng)目的另一個(gè)目標(biāo)是縮小窄體客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)的尺寸，使其與當(dāng)今商務(wù)客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)尺寸相當(dāng)。較小的核心機(jī)將在更高的溫度和更大的壓力下運(yùn)行，產(chǎn)生更高的熱效率。
當(dāng)核心溫度升高時(shí)，整個(gè)循環(huán)變得更加高效，燃油消耗量更少。為了使小型核心機(jī)能夠承受更高的溫度并正常運(yùn)行，GE公司正在評(píng)估由陶瓷基復(fù)合材料制成的先進(jìn)涂層和部件，并研究更先進(jìn)的冷卻技術(shù)。
普惠公司也在進(jìn)行類似的研發(fā)工作以提高熱效率，同時(shí)，還在努力提高其下一代渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比。目前普惠公司已對(duì)涵道比為18的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了風(fēng)洞評(píng)估，并對(duì)涵道比為15的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了風(fēng)洞測(cè)試，而當(dāng)前所生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比為12。
GE公司和普惠公司都在根據(jù)NASA的“混合熱效率核心機(jī)”(HyTEC)項(xiàng)目推進(jìn)這些技術(shù)的研發(fā)，NASA的目標(biāo)是研制一臺(tái)涵道比為15的發(fā)動(dòng)機(jī)，減少5%到10%的燃油消耗，并驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)10%至20%的能量能被提取為電能，為其他系統(tǒng)提供電力。NASA希望在2026年左右開展混合熱效率核心機(jī)項(xiàng)目的地面演示。
電推進(jìn)系統(tǒng)
普惠公司正在與柯林斯航宇公司合作開發(fā)由1兆瓦電動(dòng)機(jī)組成的混合電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)，并計(jì)劃于2024年裝配到“沖鋒”（Dash） 8-100飛機(jī)上進(jìn)行飛行試驗(yàn)，普惠公司預(yù)測(cè)混合電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)可使燃料消耗和二氧化碳排放量減少30%。Michael Winter表示：未來的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)將在發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)上配備一臺(tái)兆瓦級(jí)的電機(jī)，用于啟動(dòng)和發(fā)電，并在低壓渦輪輸出軸上配置另一臺(tái)兆瓦級(jí)的發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。
GE公司也在開發(fā)一種兆瓦級(jí)混合電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)，并計(jì)劃使用改裝后的薩博-340B飛行試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行推進(jìn)系統(tǒng)的地面和飛行試驗(yàn)。
GE公司近還獲得了NASA電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)飛行演示計(jì)劃中1.79億美元的資金支持，以便在2035年左右在美國(guó)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)用。