通用电气测试兆瓦级混合电动喷气发动机 有望用于窄体大飞机

美国通用电气航空集团（GE Aerospace）近日宣布，其兆瓦级混合电动涡扇发动机及完整动力系统已在地面通过关键测试，这一系统的功率水平足以驱动一架中程窄体客机，被视为在纯电动民航方案受限背景下的务实突破。

这款发动机在美航天局“电动化动力飞行示范”（EPFD）项目和“混合高热效率核心”（HyTEC）计划框架下开发，目标是在不牺牲航程和载荷的前提下，提高燃油效率并减少排放。

长期以来，航空业对电推进寄予厚望，但纯电动方案受到电池能量密度的根本性制约：当前电池单位质量能量仅约为航空燃油的五十分之一，也就是说，做同样的功需要约50倍的电池重量，而燃油在飞行过程中会被消耗、飞机变轻，电池则从起飞到落地始终“背着”全重，这使得重于空气、载客的纯电动飞机要么只能做超轻的太阳能滑翔机，要么被限制在极短航程和极小载荷的细分市场。

GE此次提出的思路，是用电驱动“补充”而非“取代”传统涡扇发动机：混合动力系统在发动机核心内部集成了既可作电机又可作发电机的电机/发电机组件（EMG），直接耦合在发动机轴上，可在不同飞行阶段切换模式。在进近、下降或滑行等推力需求较低的工况下，系统以“发电模式”运行，EMG将轴功转化为高压直流电，为机载电池充电并为各类电气子系统供电，从而减少对辅助动力装置或“引气”供电的依赖。而在起飞和爬升等高推力阶段，系统则切换为“电机模式”，利用储存的电能帮助驱动发动机轴，提高风扇和压气机转速，在不额外增加燃油消耗的情况下增强推力。

由于整套混合系统工作在兆瓦级功率水平，其所配套的碳化硅功率逆变器会产生大量热量，GE为此设计了专门的冷却系统，将电气系统的余热转移给燃油，由燃油充当“热汇”加以带走，以保证电子设备在严苛工况下仍能可靠运行。在最新一轮测试中，GE使用改装版GE Passport涡扇发动机完成了地面运行试验，验证了在不同模式切换下的工作状态，并在模拟实际飞行环境的条件中考察了电气系统对温度和振动的耐受能力；公司同时强调，此次演示实现了窄体客机级别的混合动力运行，而且不依赖于中间储能作为前提。

GE航空“未来飞行”副总裁Arjan Hegeman表示，混合电推进是公司重塑未来航空的一项核心技术，这一架构在无需依靠能量储存的前提下实现了窄体客机混合电系统的运行，被视为迈向商用混合电飞行的重要一步，有望在满足航司对效率、耐久性和航程需求的同时，推动民航业减排转型。