带头冲锋:为什么混合动力将是新一代航空发动机的关键

飞行总动员航空网12月21日消息：近日，赛峰(Safran)首席执行官奥利维尔安德里斯(Olivier Andries)在英国公布了一个新技术研究中心的计划，他明确表示:随着新一代发动机将采用混合动力，设立这样的研究设施至关重要。 在这个混合动力的研发实施方案中，将根据飞机的大小，有多种添加使用电机的方式，电动机将补充发动机的热功能，这取决于在不同飞行阶段使用的动力装置。

通过在新一代涡扇发动机中添加电机，设计人员需要根据热芯的尺寸以提高效率，使用电机来满足峰值功率要求。 多次测算表明，未来窄体发动机总功率需求的大约4-5%将由电力提供。

当然，会有一些提倡电池优点的人建议这个数字应该再高一些。 但随着飞机尺寸的增长，电力需求也在增长:一架能够飞行500-1000海里(926-1850公里)航程的50座飞机将需要大约4MW的峰值电力，而一架150-200座的典型窄体喷气式飞机——可以横穿欧洲或飞越美国大陆——则需要大约45MW，罗尔斯·罗伊斯验证机项目负责人杰里米·休斯在11月举行的英国航空航天技术研究所(ATI)会议上介绍到。

对于400座的远程宽体客机，峰值功率在80-100MW之间。虽然休斯认为“混合动力可以发挥其作用”，但很明显，这是关于“如何增加而不是取代”涡扇发动机。 为了实现下一代窄体飞机减排30%的宏伟目标，发动机制造商将不得不竭尽全力。 所有这些都是很好的雄心壮志，但也掩盖了挑战的复杂性。

赛峰(Safran)英国研究和技术主管尼尔韦伯斯特(Neil Webster)也在ATI会议上发言，他表示，除了证明混合动力发动机可以作为一个“和谐系统”工作，如果要在典型的双轴发动机的两个线轴上添加电动马达，还有一个真正的障碍需要克服。 他表示，尽管低速转子是一个相对良性的环境，但增加一个能够应对发动机尾部极端高温的电动机，是“我们的工程师将不得不克服的挑战”。

最重要的是，适航认证将是这项新技术的关键挑战:尽管涡扇发动机的数据集可以追溯到20世纪40年代，“作为主要推进装置的电机——可用数据集几乎为零”，韦伯斯特说。 “我们需要向航空监管机构提交数据集——但我们无法依赖前辈的资源。”

如果觉得这些障碍本身还不够大，该行业还面临着一个特别紧张的时间表，该技术需要在2028年左右达到TRL6:“我们真的没有那么多时间——我们将在短期内需要一些非常专注的工程师，”韦伯斯特补充道。 展示所需的可靠性水平将是另一个障碍，罗尔斯·罗伊斯研究和技术总监艾伦·纽比（Alan Newby）说，性能的提高不能以“可靠性和稳健性”为代价。

柯林斯航空航天公司（Collins Aerospace）的高级技术人员托德·斯皮林（Todd Spierling）说，复制服役中发动机的严格性能将是另一个困难。他引用了在波音787上首次亮相的开发更多电力架构的研究经验。在梦想飞机投入使用后，很明显“我们应该做的是用更多的时间测试更多的设备”，他说。 那就是测试，测试，然后再测试:“你永远不会得到足够的数据来在研发中复制它。”