2050年实现净零排放，普惠公司有哪些“脱碳“之道？

导读：近日，美国航空发动机制造商普惠在康涅狄格州东哈特福德市召开全球发布会，针对全球航空业脱碳和可持续飞行提出了一揽子解决方案。普惠公司目前已经是美国最环保的航空制造企业，而且它的目标是在2050年实现净零排放，而在2030年实现50%的净零排放目标。那它将怎么做到呢？让我们一起来看看普惠的绿色脱碳解决之道。

一直以来，航空业都是脱碳最难、最慢的行业之一，尽管航空飞行产生的温室气体排放在全球整体排放中占比较低——今天的航空业的二氧化碳排放量仅占全球排放量的2%~3%，但随着航空行的持续增长，到2050年，这一数字将增长到18%，因此对于航空发动机制造商，履行对可持续航空的承诺非常重要。

为了找出减少航空业二氧化碳排放影响最大的地方，普惠公司调查了各类飞行平台，并对旗下的大型商用发动机、大型军用航空发动机、和军民两用中小型发动机以及相关创新技术都进行了调查，并针对履行可持续航空承诺提出了一揽子解决方案。

针对窄体客机动力，推出新的GTF Advantage发动机

目前窄体客机是航空航天领域增长最快的部分，它产生了全球60%的飞机飞行小时数，因此其推进系统对航空排放影响最大，并且很多现在服役的客机将会在未来继续飞行至少20~25年。

GTF Advantage发动机

普惠公司认为，齿轮传动涡扇发动机架构GTF能很好的解决“脱碳“这一问题，GTF发动机目前已经将燃料效率提升了16%，现在1000万飞行小时就能减少50%受管制排放量。而且，GTF发动机通过6年多来的实际运营和升级，实现了99.97%的签派可靠性，已经达到世界一流水平，与普惠为空客A320经典飞机提供动力的V2500机队相当。目前GTF的积压订单已经达到了10000台，装备了1000多架客机，超过58家客户。

普惠商用航空发动机总裁卡罗-尔巷（Carroll Lane）表示：“齿轮传动架构GTF彻底的改变了商业航空，我们也才刚刚开始挖掘GTF架构的潜力，我们将在此基础上开发可持续燃料、技术和系统，以确保我们行业的健康发展。”

普惠进一步推出的GTF Advantage发动机更是进一步强化GTF系列发动机在燃油效率、排放
和飞行能力方面的领先地位，同时为航空公司节省成本并提供更多航程和收入潜力，它将于2024年1月率先用于空客A320 neo系列客机，预计未来也将特别适合远程空客A321LR和XLR客机。

GTF发动机高级副总裁汤姆·佩兰（Tom Pelland）表示：“这是一个激动人心的时刻，而且该产品充满了市场吸引力，GTF绝对是一个非常正确的发动机配置，与V2500发动机相比，燃料效率提升了17%，它已经为航空公司节省了6亿加仑燃料，相当于减少了600万公吨的二氧化碳排放。”

这也是普惠公司推出GTF Advantage发动机的原因，它在继续朝着这个方向迈出的一大步，GTF Advantage发动机可以为航空公司带来更多价值和灵活性：更大的推力、更低的燃料消耗、更低的燃烧温度（相当于更好的耐久性），并且可以实现与原有GTF发动机的互换。

根据普惠公开的数据，此GTF Advantage发动机的推力提高到151千牛，与之前的PW1100G发动机相比在海平面推力提高4%，在高空推力提高8%，使该发动机成为A321XLR项目推动的主要因素之一。主要变化包括增加核心机进气量，改进核心机的冷却、重新匹配高/低压涡轮中气流的流动等，从而获得比现有GTF寿命更长，同时燃油效率再提升约1%。

新的GTF Advantage发动机包括多项技术的提升包括：

1）更好的气动设计。普惠公司投入了大量资金和资源在优化发动机的气动上，它采用了最新的计算流体动力学工具来优化压气机和涡轮的叶片，从而确保更多的空气可以进入到核心机中，提升效率。

2）主动间隙控制。通过这种收缩涡轮叶片和密封件之间间隙的能力，可以在整个飞行包线内获得最佳性能。

3）新型涂层技术。普惠也大量投资涂层技术，以增加隔热层和耐热性，增加整个核心机的抗侵蚀和抗污垢能力，来帮助应对发动机耐久性的挑战。

4）新型材料。普惠正在使用陶瓷基复合材料CMC，由于CMC材料比传统的合金材料具有更好的耐热性，它可以让涡轮使用更少的冷却空气，从而使得更多的空气可以用于涡轮做功，从而进一步提升发动机的效率。目前，普惠已经在加利福尼亚州卡尔斯巴德开设了一个60,000平方英尺的工厂，该工厂负责CMC材料技术开发，同时普惠也在投资复合材料，在东哈特福德开设了设施，与古德温学院合作开发新型复合材料。目前，GTF发动机风扇为钛铝合金材料，未来采用复合材料将可以进一步提升风扇的效率。

目前，普惠公司的新GTF Advantage发动机自2020年年中就开始进入地面测试，已经积累了983总运行小时和987个循环，飞行试验中也积累了164个飞行小时和21次飞行循环。

进一步提升效率，军用航空发动机也在脱碳行动中

普惠公司是美国最先进的军用战机F-22和F-35的独家发动机供应商，它发现军用发动机的可持续发展的讨论有些被低估，它们也消耗了全球10%的航空燃料。目前普惠公司正在F135发动机上讨论的增强包将继续在非常关键的飞行平台上推动可持续性和效率提升。

普惠的F135发动机是目前全世界最先进的军用航空发动机

在军用航空发动机方面，美国空军在2019年消耗了20亿加仑的航空燃料，占美国空军能源预算的81%。因此当我们谈论航空可持续性时，不能忽略军用飞机的‘贡献’，这一点至关重要。

普惠公司表示，F135发动机增强型发动机套件可节省约120亿美元的燃料成本，并减少约4300万吨的二氧化碳排放量，新一代的技术也将专注于提高军用航空发动机的燃油效率、以及在现有发动机和现有推进系统上的应用。同时，可持续航空燃料的军事用途也将是关键。此外，普惠也在开发适用于军用航空发动机领域的混合动力解决方案。

无需任何改装，所有发动机兼容SAF

除了提升航空发动机的效率外，业内每个人都知道可持续航空燃料（Sustainable aviation fuel，SAF）为摆脱对化石燃料的依赖也提供了巨大的机会，被认为是航空业全面迈入电气化时代前最具应用潜力的一项“投入式使用”的替代方案，其无需飞机和发动机进行任何改装，普惠公司也在十多年前就已选择使用了100%的可持续航空燃油进行研究。

普惠与巴航工业合作开展100%使用可持续航空燃料的飞行演示项目

目前普惠公司所有的发动机产品都可以实现以50%可持续航空燃油SAF运行。GTF系列发动机已经获得了使用50%可持续航空燃油SAF的适航认证，也就是说航空公司无需对发动机进行任何附加改造，就可以使用7种已被批准的可持续航空燃油SAF。

普惠公司也正朝着能够在未来使用100%可持续航空燃油SAF的目标迈进, 不过值得指出的是，目前这一解决方案面临的最大问题在于没有足够的SAF来满足需求，而且SAF相比传统航空燃油非常昂贵，它的原料来源、制造和使用都无法依靠单一航空发动机制造商来解决，需要整个行业和政府合作，来在未来10年推动它的发展。

中小航发、混合动力和氢

混合电动推进系统也是航空业走向脱碳的一个重要的步骤，这种架构通过结合电动机和传统的燃气涡轮发动机，以实现中型或大型飞机二氧化碳和氮氧化物排放的大幅减少，同时帮助优化飞行包线和燃气涡轮发动机运行。目前普惠加拿大公司的团队正在研制相关样机，希望在本世纪末在大型商业航空发动机上实现混合电动推进系统。同时，也在积极进一步提升中小型航空发动机的效率，减少碳排放。

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普惠的混合电动推进系统

普惠公司推出了全新的区域支线涡桨系列发动机PW127XT，该发动机已经被ATR公司选为ATR 42与ATR 72飞机的动力，通过选择最新材料与技术设计，将在延长了40%的在翼时间，减少20%的维护成本，同时将燃油效率提升了3%，带来世界级的可靠性与价值增加。

普惠PW100发动机的航程已经增长了30%以上，燃油消耗减少3%，这进一步提升了支线涡桨飞机固有的优势，在类似任务中，它们的效率已经比同等喷气式飞机高出约40%。

屡获殊荣的全新PT6E-系列发动机，是通用航空领域内首款提供双通道一体化电子螺旋桨与发动机控制系统的涡桨发动机，它通过持续的监控温度、燃料流量、扭矩等参数，可以让发动机在全工况内提供最佳动力和效率。此外，PT6系列发动机无与伦比的可靠性使单发操作成为可能。

曾荣膺“公务航空推进类”月桂奖的PW800发动机，其采用了与普惠公司GTF发动机同样的齿轮传动核心技术，现已在4个飞行平台上运行，展示了卓越的性能和可靠性。近日，加拿大民用航空运输部更是向将为达索猎鹰6X公务喷气机提供动力的PW812D涡扇发动机颁发型号合格证。

在加拿大政府的支持下，普惠加拿大公司也正在积极推进混合电动推进技术和相应的飞行验证计划，目前正在和德·哈维兰(de Havilland)和柯林斯(Collins)公司合作，这种混合电力推进系统集成到dash 8飞机中，目前投资了1.63亿美元。

支线

该混合电力推进系统能够燃料和二氧化碳排放量减少30%，它的目标是要把大约1000轴马力的发动机与柯林斯的1MW电机结合起来，同时使用1kV的配电系统，将电池集成到飞机机身中，该系统为并联配置系统，即发动机与电机按50：50的功率分配。而配置2个混合动力电力推进系统时，就可以提供2000轴马力的功率，可以为装配2台PW121发动机的飞机提供所需的功率。普惠公司预计在2024年开始示范飞行，目前已经在电池的选择方面取得了很多进步。

实现

普惠脱碳路线图

最后，关于氢，它也得到了行业的极大关注，普惠公司在氢燃料发动机方面有着悠久的历史，早在上世纪50年代就制造了全尺寸该类发动机，目前普惠正在继续和东哈特福德的RTX研究中心合作，继续研究新的技术以提高燃氢航空发动机的效率。

航空制造业的脱碳

普惠公司多年来一直走在可持续技术的最前沿，该公司自成立以来，每款新的航空发动机都比上一代发动机燃油效率要好10%~15%，同时在可持续航空燃料上投资研究超过15年。但普惠公司认为航空业的脱碳，不仅仅是航空发动机运行过程中的减排，它也包括航空发动机的设计、制造和维修等活动过程。

阿什维尔工厂将涡轮叶片制造流程完成集成

为此，普惠在各个方面进行了现代化改造，引入了新型机器人和创新技术，在大修工厂实现自动化、减少废料、危险废物和用水，以北卡罗来纳州开设的阿什维尔工厂为例，该工厂实现了一个完全集成的涡轮叶片制造流程，过去涡轮叶片的零件铸造到涂层和成品叶片必须行驶2500英里并进行8次交接的整个流程，目前都可以在一个设施中完成，而且这里有普惠公司高水平的机器人、自动化和100%的机器数字链接，以便员工使用信息流，是一家真正意义上的工业4.0互联工厂，它可以使得订单履行时间缩短多达30%，机器闲置时间减少多达10%，并将能耗再降低10%。最终，这里将变成了一个LEED®白金认证（美国绿色建筑认证奖项）设施，普惠公司目前已经有14 座LEED®白金认证设施。

和

同时，普惠公司也注意其在中国的运营、工厂设施以及员工开展业务过程中也具备可持续性，上海普惠发动机中心是于2009年与东航合资成立的，2009年就成为中国首家LEED®白金认证设施，而当时该工厂设施设计成绿色可持续并不是必须的，也从未因为该设施的可持续特性让客户支付额外费用。

总结

总之，普惠公司在民用航空动力、军用航空动力、中小航发、可持续航空燃料SAF、混合动力、氢能，甚至航空制造和维修工厂不断的投资创新技术，特别是在促进航空可持续发展方面的技术，即便是在全球航空业置身当前疫情大流行的恶劣环境中，也没有停下脚步，正在不断找到更智能、更清洁和更环保的可持续选择，来满足用户的需求。