欧美多家龙头航空企业合作开发混动及喷水加力涡扇发动机技术
11月29日，欧盟“洁净航空”项目宣布，空客、MTU 航空发动机公司、普惠公司、柯林斯航空航天公司和 GKN 航空航天公司将合作开发用于未来客机推进系统的混合动力和喷水加力涡扇发动机技术，该项目旨在提高燃油效率并减少短期和中期的二氧化碳排放量，中短程飞机最多有望减排25%。
包含混合动力的可持续喷水涡扇 (SWITCH) 项目将 MTU 主导的喷水加力涡扇 (WET) 和混合动力推进技术与普惠公司的齿轮传动涡扇 (GTF)发动机的现有架构相结合，计划中的动力总成将能使用可持续航空燃料 (SAF) ，并将为将来使用氢燃料做好准备。
MTU公司的喷水加力涡扇发动机示意图
英国政府的研究与创新 机构 (UKRI)也将参与该项目，来自欧盟和英国的政府资金将达到数千万欧元。该项目还将得到其他几家未具名的航空航天公司以及来自美国和 10 个欧洲国家的大学和研究机构的支持，包括希腊塞萨洛尼基亚里士多德大学、瑞典查尔姆斯理工大学、德国斯图加特大学和 德国航空航天中心（DLR） 。“洁净航空”项目是由欧盟、欧洲航空航天业和各研究机构共同资助的公私合作伙伴关系计划（PPP），是欧盟制定的到 2050 年实现航空运输业净零排放的广泛努力的一部分，截至今年9月，9月27日，该项目已经批准为20个可持续航空项目提供超过7亿欧元的研发资金，详见：欧盟为20个可持续航空项目拨款7亿欧元
本次研发项目的第一阶段工作将到2025年底，包括测试齿轮传动涡扇的混合动力技术，以及设计和测试 WET 技术并将其与动力系统集成。如果这些工作取得了预期的结果，该项目将寻求资金用于进一步的工作，使推进系统更接近于在尚未指定的机型上投入应用。
WET 概念从发动机排气中回收水蒸气，将其重新注入燃烧室。MTU 表示这将提高燃油效率，并将一氧化二氮 (NOx) 排放量减少 80%，并通过冲洗掉发动机中的积灰来减少尾迹形成的排放量。MTU 正在开发该系统的汽轮机和水回收装置，普惠公司将提供蒸汽喷射燃烧器，以与 GKN 的汽化器和柯林斯公司的冷凝器相整合。
MTU 负责技术和工程的高级副总裁克劳斯·里格勒 (Claus Riegler) 表示，合作伙伴的目标是在第 1 阶段结束时使系统达到技术就绪级别 (TRL) 4，在预期的第 2 阶段工作的目标是到 2029年达到 TRL 6级也就是商用阶段。
根据 Riegler 的说法，该计划的主要挑战之一是平衡GTF发动机改造后的预期重量增加与功率效率和燃料消耗的整体改进。MTU 预计，添加 WET 技术将使每台涡扇发动机的重量增加 50%。MTU 将与其合作伙伴合作，寻找一种将发动机集成到飞机机翼中的新方法，这样重量的增加就可以通过特定油耗的增加来弥补。这家德国公司也在研究氢推进技术。
对于空客来说，GTF 的混合动力型号可用于全新的飞机设计。空客的电气化主管 Karim Mokaddem 说：“[SWITCH] 的目标是探索混合动力电动的实现方法并确保其优势。目标是在 2030 年或 2035 年之前投入使用，现在就着手评估效益并确保这些可以从飞机级别的系统架构中实现是很重要的。”
根据其零排放计划，空客公司2020年发布了雄心勃勃的氢动力飞机计划，计划 2024年确定机型选型，2025 年开始制造技术验证机，详见：空客公布零排放战略及氢能新机型设计
GTF 的混合动力版本将使用由普惠公司下属的柯林斯开发的动力总成，将包括兆瓦级电机，以及电力电子、高压直流配电和保护、热管理组件，以及一个容纳这些组件的新机舱。
据该公司应用研究和技术副总裁 Mary Lombardo 称，合作伙伴的目标是准备在柯林斯位于伊利诺伊州罗克福德的新电力系统实验室展示集成动力系统，该实验室将于 2023 年开放，名为 The Grid 。柯林斯对 SWITCH 项目的贡献将包括这家总部位于美国的集团在法国、德国、意大利、爱尔兰和英国的设施。
GKN 将帮助开发混合动力版 GTF 所需的发动机结构，包括集成电机和热交换器。SWITCH 团队在瑞典的全球技术中心副总裁 Henrik Runnemalm 表示，SWITCH 团队将可以使用其在特罗尔海坦的“热”测试台，其在荷兰的福克子公司将提供高压电线。
文章转载自：航空之家 欧美多家龙头航空企业合作开发混动及喷水加力涡扇发动机技术
