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绿色航空的未来仍系于燃气涡轮机

日期:2016-03-29    来源:中国航空新闻网

国际燃气网

2016
03/29
09:22
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关键词: 燃气 燃油

核心提示: 这些进步既受到经济驱动,在最近也受到来自实现环境可持续发展的诸多强制措施的推动;它们将继续在提升燃油效率、降低噪音与减少温室气体排放方面带来更多改善。

航空业已在减少其环境影响方面取得了长足的进步,这缘于各大飞机、发动机与机载设备供应商对航空公司需要更高效飞机的响应,从而积极地解决这一问题。今天商用飞机的燃油效率比20世纪60年代的产品高出大约70%,而在减噪方面的改善成果甚至更为显著。这些成就的取得绝非一日之功;他们正是持续不断的研发投资促成整个航空业取得众多技术进步的结果。

这些进步既受到经济驱动,在最近也受到来自实现环境可持续发展的诸多强制措施的推动;它们将继续在提升燃油效率、降低噪音与减少温室气体排放方面带来更多改善。 

众多航空公司正将这一新技术转化为资本,以引领燃油效率提升解决方案的落实。目前,由商业运输活动产生的排放量约占全球二氧化碳足迹的1.5%。然而,随着全球化进程与航空运输的持续发展,预计这一数字也将增长。各大飞机与发动机制造商必须竭力避免加重对环境的影响。

在未来10年内,普惠公司的齿轮传动式涡扇发动机,这一历时数十载研发而成的发动机将帮助航空公司节省110亿加仑燃油,价值250亿美元,同时减少产生1.06亿吨温室气体的排放。 我们为这一成就而自豪。但是人们想知道,下一个技术进步会是什么?

已有颇多著述讨论过在电动推进、太阳能与生物燃油领域的研发投资及令人瞩目的进步。然而,简明的事实是在未来数十年内,除非能够迎来一个足以获得诺贝尔奖的突破,否则电动推进与太阳能在减少航空业环境足迹方面将很难扮演重大角色。

电池组的能量密度低是电动推进技术的主要挑战。仅为了获得足够让一架单通道喷气式飞机离开地面的动力,所需开发电池的功重比必须高到能够驱动一辆特斯拉汽车续航3,000英里,即从阿布扎比中途不停直达法兰克福,这一航程是现款特斯拉汽车的10倍。即便到那时,电池组也将占据整架飞机最大重量的一半!

太阳能的前景则更为黯淡。太阳根本无法提供足够的能量来实际地驱动一架商用喷气式飞机。考虑一下“太阳动力号”飞机,它依靠大约2,900平方英尺的太阳能电池来驱动一架5,060磅重的飞机以一辆慢速汽车的速度飞行。将其放在现实背景下来看,这架试验性的飞机拥有波音747的翼展,但它仅有波音747 重量的二百分之一,推力仅为波音747的三千分之一,巡航速度则低于那架大飞机的十二分之一。


最终,不甚充足的太阳能大大限制了这架飞机的重量与速度。目前“太阳动力号”的电池组仅拥有23%的能效。即便太阳能电池的能效达到100%,同时其重量几乎为零,要为一架747飞机提供动力,也需要一幅面积相当于三个美式橄榄球场的机翼。“太阳动力号”用其自己的陈述而言,旨在激发可持续式技术的研究,而并非作为运输飞机的蓝图。

除了诸如电动或太阳能等激发创想的技术外,燃气涡轮机推进技术与新一代航空导航及全新推进系统、机体结构整合创新技术的结合,将继续成为可持续航空的未来,直至2045年或更远。展望未来,我们将看到更多由齿轮传动式涡扇发动机,和燃油发动机的竞争产品提供动力的新飞机。

低碳可持续燃油同样前景可期。普惠已向三种可持续燃油颁发了认证并正在开展另外五种燃油的批准工作。混合燃油无需对飞机或燃油供给设施进行调整,但它们的发展受到了原料成本与增加产量所需资本投入的阻碍。因此,与汽油基燃油相比它们通常不具备价格竞争优势。今后,我们期待更好的技术与产量的提升将降低这些可持续燃油的成本。 

研发一套全新的推进系统是一项周期长、资本密集的工程。投资预期是制造出一款能够服役数十年的高度复杂的产品。从历史上看,燃油效率与温室气体排放以年均1.5%的速率得以改善。

普惠齿轮传动式涡扇发动机的增长路径则更为优化,包括那些将获得更高效率与更洁净表现的型号。它们将凭借联合技术航空系统研发的诸如先进短舱与动力发生技术获得提升。 

我们欢迎在电动推进、太阳能或生物燃油领域获得能够实际应用于大型飞机的重大突破。但我们也不应将未来系于那些在今后数十年内都可能无法实现的研发项目上。与此同时,许多与我所在公司类似的企业,依靠我们客户的支持,正向世人展示航空业将如何以创新解决方案负责任地应对环境问题。

 

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