下一代商用飞机呼唤新动力

科技 2024-09-07 17:00 北京

在2023年的巴黎航展上，空客曾表示，针对2050年净零碳排放的目标，公司正在着手制定新一代商用飞机研制计划。其中，针对新一代窄体客机（NGSA）项目，空客认为，该项目将不再是从A320到A320neo的更新。尽管空客至今没有更多透露关于NGSA项目的细节，但公司表示新一代飞机将采用传统方案与颠覆性技术相结合的方式，其中新的动力产品将起到关键作用。为此，空客在2023年的巴黎航展上也正式宣布将与CFM国际公司围绕可持续发动机革命性验证项目（RISE）进行合作。

一年后，2024年7月，针对下一代窄体客机的研发，空客再次“发声”。其表示，尽管地缘冲突和供应链不稳定等因素对航空业造成了一定的影响，但公司仍然希望能够在2030年左右开始新一代窄体客机的研发工作，并希望能够在2035年～2040年间，向市场投放这一新机型。不同的是，围绕动力系统的供给，空客希望能够有更多供应商积极参与其中。

图源：空中客车

开式转子技术被看好

在空客刚刚提出新一代窄体客机研制时，十分看好开式转子技术的应用，并与CFM国际公司一起在RISE项目中进行合作。

2021年6月，GE公司与赛峰集团共同宣布启动RISE项目，该项目将开发一系列颠覆创新技术以推进新一代开式转子发动机的研发。需要指出的是，RISE项目并不是直接研发下一代发动机型号，而是一项技术成熟与演示项目，是瞄准未来市场做一些关键技术的开发。

开式转子技术并不是新鲜的概念。早在21世纪初，当时随着油价的不断攀升以及生态环境的恶化，美国和欧洲先后推出了亚声速固定翼飞机项目（SFW）、 FAA持续降低能耗、排放和噪声（CLEEN）计划、欧洲“净洁天空”计划等一系列计划，并在这些计划的推动下开展新一代开式转子发动机的研发。

在RISE项目之前，赛峰集团曾进行过一个名为CROR的开式转子项目。该项目以M88发动机为核心机，并在2017年完成地面试车。此次，RISE项目则是建立在GE和赛峰公司联合研发的 GE36开式转子发动机的基础上，其主要目标是研究新的开式转子构架，以大幅提高热效率，同时RISE项目还将进行新的低排放燃烧室以及混合电力系统发电机研发。

2022年5月，法国赛峰集团选择美国ANSYS公司的仿真软件承担RISE项目的计算开发工作，主要是改进发动机开放式风扇的结构设计，并对发动机进行热力学仿真。2022年7月，空客确认将和CFM国际公司开展合作，在2026年之后对开式转子发动机进行飞行测试。飞行测试将选择空客A380飞行台，主要实现以下目标：一是增强对发动机与飞机集成、空气动力学性能和提高推进系统效率等方面的研究；二是验证开式转子发动机的性能优势，如更高的燃油效率与碳减排能力；三是评估声学模型，研究噪声影响范围；四是确保与100%可持续航空燃料兼容。在A380试飞前，CFM 国际公司将进行发动机地面试验，并在GE航空的飞行测试运营中心开展前期验证工作。

目前RISE项目已经完成了100多项测试，这些测试为未来开放式风扇结构的验证打下了基础。随着验证项目的不断推进，目前已经可以明确，RISE项目将开发和验证一系列颠覆性的创新技术，包括先进的发动机架构（如开放式风扇架构）、紧凑型发动机核心、先进的燃烧技术、热管理、混合动力、与可持续航空燃料实现 100%兼容等。此外，随着新技术的不断成熟，RISE项目还将对直接氢燃料作为动力进行地面和地面测试。

“超扇”值得期待

尽管空客看好新一代开式转子技术的发展，但如果下一代飞机的动力系统能够有第二个选择，自然也是其乐于见到的。其中，就包括罗罗的超扇项目（UltraFan）。

2014年，为了巩固行业地位，罗罗公布了下一代航空发动机设计蓝图，革命性地大幅改进了发动机的结构和技术，其中包括新型发动机核心结构、CTi风扇系统、先进的陶瓷基复合材料的使用等。同时，罗罗还继续开发和测试开式转子技术，以满足未来行业发展的需要。作为这些创新技术的载体，罗罗推出了研发UltraFan项目的计划。直到2018年，罗罗才冻结了UltraFan 发动机的构型。UltraFan的工程设计关键特征包括：经过验证的全新 Advance 3 核心机架构与ALECSys先进低排放燃烧系统相结合，将最大程度提高燃油效率，减少排放；碳钛复合材料风扇叶片和复合材料机闸的使用；风扇齿轮设计为未来的高推力和高涵道比发动机提供高效动力。UltraFan的动力齿轮箱采用行星式设计，每对齿轮传动的动力大于F1赛道起跑线上所有赛车功率的总和。早前，罗罗的这一动力齿轮箱就曾在测试中创下全球航空领域最大功率纪录，达到8.7万马力（64兆瓦），这一功率足以给一个中型城市供电。

2023 年，罗罗宣布完成了UltraFan技术验证机的生产和测试工作，这也是罗罗50多年来，首次完成全新发动机架构测试，确认了验证机所采用的整套技术的能力，是罗罗在提升现有和未来航空发动机效率方面迈出的一大步。根据现有的测试数据，与全球最高效的现役大型航空发动机遄达XWB相比，UltraFan的效率进一步提高10%。在短期内，选择将UltraFan研发项目的技术应用到遄达系列发动机上，可以为航空公司客户带来更高的可用性、可靠性及效率。从长期来看， UltraFan拥有25000 磅～ 110000 磅可扩缩推力技术，未来可以为在2030年左右投入市场的新一代窄体客机和宽体客机提供动力。

为了能够在新一代产品中更好地应用，罗罗与波音也已开始了相关合作。在美国联邦航空管理局的持续降低能源排放和噪音（CLEEN）计划支持下，罗罗与波音合作，测试了一种更短更轻的进气道。这一研究采用遄达1000发动机在罗罗波音747试车台上进行了飞行测试，试飞结果显示，这一技术改进将有望节省约0.5%的燃油消耗。罗罗与波音共同开展的飞行测试时长累计约7.5小时，包括起飞、巡航和大迎角操作，以确保空气动力性能达到预期性能水平。未来，这一新的进气道改进将有望成为UltraFan技术验证机量产版未来需求的一部分。

动力制造商重视新能源使用前景

2023年末，罗罗公司宣布已开启新一轮氢燃料突破性研究测试工作。这项测试工作将在罗罗位于英国索利哈尔（Solihull）的工厂进行，旨在对航空低温液氢泵系统进行验证。在这项试验中，罗罗将继续与合作伙伴易捷航空合作，目标是在2030年左右，能够为包括新一代飞机提供氢动能。

对于氢能在航空业的应用，罗罗认为首先要攻克三个技术挑战：燃料燃烧、燃料运输以及燃料系统与发动机的集成，而所有这些要素都必须得到充分验证后才能保证航班的安全运营。2022年，罗罗与易捷航空在英国博斯坎比基地全球首次使用 100%氢燃料对AE2100发动机进行了试车。2023年9月，罗罗又在科隆DLR珍珠700发动机环形燃烧室采用100%氢燃料进行测试证明，验证了氢燃料可在最大起飞推力条件下燃烧。如今，罗罗正在推进的航空低温液氢泵系统验证，则是要在低压条件下，对冷却至-250摄氏度以下的液态氢进行加压，从而将其泵入发动机进行燃烧。初期测试的重点是冷却液氢泵，了解其在低温条件下的活动，2024年罗罗将开展进一步的测试工作。

在氢燃料的使用上，CFM国际公司正在与空客合作开展相关的氢示范项目，并对氢燃料发动机进行地面和飞行测试，目标则是希望为2035年前投入使用的零排放飞机奠定基础。

在可持续航空燃料（SAF）的使用上，GE一直积极参与SAF的评估与认证工作，与监管机构、生产商和运营商密切合作，确保SAF在航空领域的广泛应用。其中包括与航空公司客户合作进行测试与演示飞行，制定行业燃料标准，对100% 滴入式SAF和非滴入式SAF进行评估，研发可与各种100%SAF兼容的发动机技术。2021年12月，由LEAP发动机驱动的全球首个单发采用100%SAF的客运航班成功首飞。2023年2月，由GE90发动机驱动的阿联酋航空飞机完成了单发使用100%SAF的演示飞行。同时，GE航空还与美联航等合作，启动可持续飞行计划，用于支持SAF的研发创新。目前， GE和CFM国际公司的所有发动机产品都支持使用经批准的SAF。

普惠正在与柯林斯宇航合作开发验证混合电推进技术的应用。其中包括，由普惠加拿大主导的混合电推进飞行验证机项目，该项目旨在实现相较当前最先进的支线涡桨飞机燃油效率提升30%的目标。可扩展涡轮电力传动系统技术（STEP-Tech）验证机项目，未来可广泛应用于先进空中交通平台、高速垂直起降飞机、中小型无人机和翼身融合体飞机。可持续注水涡扇发动机（SWITCH）推进系统项目，该技术未来可适用于新一代单通道飞机。

在SAF的使用上，目前普惠全系发动机可兼容SAF按50%比例与传统煤油混合使用。为了全面开展100%SAF应用测试，普惠还制定了GTF Advantage（地面测试）和PW127（飞行测试），并希望通过氢蒸汽注入间冷涡轮发动机（HySIITE）项目开发和储备相关技术。

来源 | 《大飞机》

作者 | 董帼雄

转自 | Galleon航空资讯

▌声明：空天界登载此文出于传递更多信息之目的，文章内容仅供参考。最近微信平台推荐机制调整了，没有标星的朋友们可能会错过空天界的推送或是看不到封面，欢迎新老朋友给【空天界】点个星标，以免错过更多精彩！

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyMzA2ODMyNw==&mid=2648129711&idx=3&sn=58eec00485501e94ae89fdca34ca9f4f

空天界

空天界，服务20万亿空天产业决策者圈层，精选数据报告及重点案例。专注航空航天领域产业分析和创投案例，建设权威高效的产业双创平台，传播航空航天产业链新科技、新模式、新品牌。

最新文章

中山大学：飞机复合材料结构维修设计与实施一体化国产专用装备@CAIEC星剧透

万高航宇：基于在机测量的智能工艺系统@CAIEC星剧透

商业航天254周 | 大航跃迁完成亿元级融资；锦沙资本在合肥发起13亿元航空航天产业基金；洛马公司收购卫星制造商人族轨道公司

首期5亿元+低空经济产业基金 | 广州市花都区政府办印发《花都区促进低空经济高质量发展若干措施》

TOP 26 达索航空公司 | 2023年度企业财报编译

品创联拓：力位混合伺服控制器@CAIEC星剧透

飞芯智控：低成本多功能敏捷韧性无人数据链系统@CAIEC星剧透

新材智造254周 | 应流股份拟发15亿元可转债；DARPA支持利用人工智能优化先进航空航天部件设计

TOP 25 巴西航空工业公司 | 2023年度企业财报编译

航空制造业专题报告：再论航空出海，从民到军，从产品出海到品牌出海

新访谈预约！CAIEC@投资朋友圈 | 空天企业的全球化视野与发展机会

卓翼智能：超大载重高烈度环境特种智能系留无人机应急解决方案@CAIEC星剧透

低空经济254周 | 时的科技完成数亿元B轮融资；载人飞艇首次在线成交；Joby宣布发行$200M普通股

官宣！歼35A来了！

TOP 24 以色列航空工业公司 | 2023年度企业财报编译

罢工结束！59%波音工人接受新合同

牛瓦时克：航空动力电池能源系统@CAIEC星剧透

天翎科：INFLYNC天翎科城市群空中出行解决方案@CAIEC星剧透

空天动力254周 | UEC展示PD-14和PD-35发动机的创新和突破性技术；赛峰加速Leap发动机维修、维护和大修网络扩张

TOP 23 精密铸件公司 | 2023年度企业财报编译

兰德公司研究军用有人及无人驾驶飞机出厂成本参数化成本估算

伊世智能：航空电子控制器芯片级信息安全产品@CAIEC星剧透

低空经济 | 2024年全球航空航天十月资讯合集

空天动力 | 2024年全球航空航天十月资讯合集

新材智造 | 2024年全球航空航天十月资讯合集

商业航天 | 2024年全球航空航天十月资讯合集

智慧民航 | 2024年全球航空航天十月资讯合集

空天科教 | 2024年全球航空航天十月资讯合集

高能收藏① | 9thCAIEC复赛第一会场低空经济类项目合集

高能收藏② | 9thCAIEC复赛第二会场新材智造类项目合集

高能收藏③ | 9thCAIEC复赛第三会场未来空间类项目合集

空天科教185周 | 亿航智能与中国民用航空飞行学院达成战略合作，首台混合现实CH-53K训练装置投入使用

TOP 22 三菱重工 | 2023年度企业财报编译

高能收藏③ | 9thCAIEC复赛第三会场未来空间类项目合集

独家访谈 | CAIEC@投资朋友圈：商业航天投资如何做到又稳又准

智慧民航185周 | 国产“云行”系列超音速飞机验证机试飞成功；港机集团与中国商飞签署飞机维修合作备忘录

TOP 21 泰雷兹集团 | 2023年度企业财报编译

A321XLR交付，波音失去“中间市场”？

广州民航职业技术学院：基于机器视觉及大数据分析技术的飞机风挡检测系统@CAIEC星剧透

商业航天253周 | 波音考虑出售旗下航天业务；中国的货运航天飞机来了；37个北斗合作项目签约总投资127.3亿元；

TOP 20 MTU航空发动机公司 | 2023年度企业财报编译

女工程师出征神十九，带来赶超世界先进水平的无尽想象空间

如何准备参赛演讲？评委常问什么问题？CAIEC 演讲八步心法

新材智造253周 | AG600型号合格取证/审定“一本计划”签署；DARPA支持利用人工智能优化先进航空航天部件设计

波音等公司利用3D无人机扫描等技术彻底改变飞机的维护方式

新访谈预约！CAIEC@投资朋友圈 | 商业航天投资如何做到又稳又准

低空经济253周 | 我国无人机经营性企业已超过1.7万家；小鹏汇天飞行汽车智造基地正式投建；德国Lilium旗下子公司申请破产

TOP 19 势必锐航空系统公司 | 2023年度企业财报编译

巨型星座时代来临，大火箭的时代来了？

昕劲增材：PEEK基连续碳纤维复合材料增材焊接一体化设备@CAIEC星剧透

分类

时事

民生

政务

教育

文化

科技

财富

体娱

健康

情感

旅行

百科

职场

楼市

企业

乐活

学术

汽车

时尚

创业

美食

幽默

美体

文摘

原创标签

时事社会财经军事教育体育科技汽车科学房产搞笑综艺明星音乐动漫游戏时尚健康旅游美食生活摄影宠物职场育儿情感小说曲艺文化历史三农文学娱乐电影视频图片新闻宗教电视剧纪录片广告创意壁纸头像心灵鸡汤星座命理教育培训艺术文化金融财经健康医疗美妆时尚餐饮美食母婴育儿社会新闻工业农业时事政治星座占卜幽默笑话独立短篇连载作品文化历史科技互联网

发布位置

广东北京山东江苏河南浙江山西福建河北上海四川陕西湖南安徽湖北内蒙古江西云南广西甘肃辽宁黑龙江贵州新疆重庆吉林天津海南青海宁夏西藏香港澳门台湾美国加拿大澳大利亚日本新加坡英国西班牙新西兰韩国泰国法国德国意大利缅甸菲律宾马来西亚越南荷兰柬埔寨俄罗斯巴西智利卢森堡芬兰瑞典比利时瑞士土耳其斐济挪威朝鲜尼日利亚阿根廷匈牙利爱尔兰印度老挝葡萄牙乌克兰印度尼西亚哈萨克斯坦塔吉克斯坦希腊南非蒙古奥地利肯尼亚加纳丹麦津巴布韦埃及坦桑尼亚捷克阿联酋安哥拉