导读：据ainonline网站11月10日报道，全球至少有4个民用航空发动机制造商（CFM国际公司、GE航空、普惠/普惠加拿大公司、和罗罗公司）都启动了重点项目，以研究和开发能够为支线、单通道甚至宽体客机提供动力的混合电力推进系统。与此同时，它们也正在努力显着提高传统航空发动机的效率，以大幅度减少二氧化碳和其他排放.

  在 6 月份宣布的可持续发动机革命性创新 (RISE) 研发计划中，CFM 国际公司的合作伙伴 GE 航空和赛峰飞机发动机公司表示正在联合开发技术，与当今的发动机相比，这些技术可将燃料消耗和二氧化碳排放量减少 20% 以上。通过 RISE计划，CFM国际公司打算在2035年左右成熟一系列的航空发动机新技术。

  其 RISE 计划研究的核心是开发一种新的开放式风扇架构，与之前GE航空公司于 1988 年在其无涵道风扇 (UDF) 项目中进行和飞行测试的原始开放式转子研究和赛峰飞机发动机公司在2017 年成功实施的 UDF——反向旋转开式转子 (CROR) 项目相比，新架构的噪声排放更低，更加安静。

  GE航空公司的 RISE 项目经理特拉维斯·哈珀（Travis Harper ）表示，与赛峰飞机发动机公司2017 年的两级转子设计不同，CFM 国际公司的新开放式风扇设计仅考虑一级风扇，其设计有12 个风扇叶片，采用三维空气动力学设计，由编织碳纤维复合材料制成——这是由赛峰飞机发动机公司开发和完善的技术。

  叶片的直径将比 CFM 国际公司最新的涡扇发动机Leap大得多。但是，根据哈珀的说法，因没有风扇机匣来包容叶片，因此整个风扇的直径实际可能和Leap发动机短舱的整个外径差不多，但同时，它却拥有一个比当今发动机更小的核心机（高压压气机、燃烧室和高压涡轮），CFM国际公司预计其开放式风扇架构能够产生高达75的超高涵道比，几乎比当前的LEAP-1A发动机（涵道比11）要高1个数量级。

  当冷空气加速到接近飞机本身的飞行速度时，开放式风扇将产生几乎所有的推力，从而使得发动机达到可能的最高推进效率。据哈珀表示，该设计带来的推进效率的改进占新发动机实现整体燃油效率改进的一半以上。

  由于新发动机采用大直径，开放式风扇，因此它的叶片旋转必须相对来说更加缓慢，来保证叶片的尖端不会达到超音速。而这一技术的实现需要也需要在风扇和低压压气机之间采用一个类似美国普惠GTF发动机的减速齿轮箱。哈珀表示，该发动机减速齿轮箱的减速比将远超于目前普惠公司的齿轮传动涡扇发动机。

  哈珀还表示，与当今的涡扇发动机相比，CFM 国际公司使用了“世界上最先进的超级计算机”，从而确保新发动机在不影响功能或重量的情况下，在开放式风扇设计的声学和空气动力学方面取得了显著改进。除了提高推进效率外，开放式风扇设计还具有比当今发动机更高的热效率。

  CFM 国际公司还使用了改进的陶瓷基复合材料 (CMC) 和其他先进材料（例如新的热障涂层）来实现这些效率。此外，哈珀还表示这种新型发动机确实需要逐步改变发动机的控制量，使得整个控制也变得更复杂。

  通过设计更先进的控制系统软件，控制器将确保开放式转子发动机在整个飞行阶段（起飞、爬升、巡航等）以最佳热效率运行，并且发动机性能始终以最佳方式运行，以适应飞机及其它系统的设计。这些控件还将实时监控发动机健康情况，从而主动处理问题并提高发动机的利用率。哈珀表示，新控制系统软件的使用也代表着，CFM国际公司将首次可使用风扇速度以外的变量来控制期望的推力，而当前民用涡扇发动机推力控制的唯一手段几乎就是控制风扇转速。

  从一开始，CFM国际公司的 RISE 计划就包括研究将开放式风扇设计集成到混合动力系统中，以优化发动机效率并实现飞机系统的电气化，以及使用 100%可持续燃料SAF 和可能使用氢燃料的设计。

  CFM 国际公司已为开放式风扇架构研发计划在150多台发动机上进行过300多个不同组件和模块的测试。并计划在世界各地的试验台上进行台架试车，包括在赛峰飞机发动机公司进行一些模块测试。风扇的风洞测试与发动机的整机测试将在GE航空公司位于美国俄亥俄州皮布尔斯的工厂进行，CFM国际公司预计将在2025左右实现设计的具体方案的地面和飞行测试。

  除了参与CFM国际公司的RISE项目外，GE航空公司还在继续与美国NASA合作电动推进系统飞行演示 (EPFD，Electric Powertrain Flight Demonstration) 计划，以在2025年左右开发一台兆瓦级的混合电动推进系统，并进行地面和飞行测试，最后再基于该项目扩展到为支线、单通道甚至更大的客机提供动力。

  GE 航空公司的混合动力电动系统经理克里斯汀·安德鲁斯（Christine Andrews）表示，至少在过去五年中，GE公司一直在与 NASA 合作开展 EPFD 计划，但并未大张旗鼓。她说，此次合作是在GE公司自主研究和开发的混合动力电力推进技术5年多的工作之后产生的。“特别是在组件层面，”她说。“我认为最令业界感到惊讶的是，GE公司一直在为此的努力。”

  GE 公司之前的 EPFD 计划最终获得了美国NASA的资助，NASA在9 月 30 日将一份2.6 亿美元的合同授予给了GE公司，另一个项目合作伙伴MagniX公司为飞机开发电力推进系统，获得了其中的7430万美元的奖励。该合同要求在5年内推进EPFD 计划，并进行飞行测试。NASA的最终目标是在2035年将装配有电气化推进系统的飞机引入到美国机队中进行服役。

  根据最新的 EPFD项目合同，GE公司将使用改装的 Saab 340 测试台对GE公司CT7-9B 涡轴发动机、电池电源、电动发电机、逆变器和转换器的组合进行飞行测试，形成一个“能支持未来架构的系统”，并与机身制造商结合。安德鲁斯表示。GE公司选择 CT7-9B涡轴发动机作为检测系统的理想尺寸，设计人能对其进行扩展和修改以“支持各种平台”。

  GE公司在 EPFD计划中研发工作与它在 CFM 合作伙伴关系内的研究并没有正式联系。但GE航空公司RISE 项目经理特拉维斯·哈珀（Travis Harper） 表示，EPFD 合同的工作将提供“基础技术”，而RISE 计划是为未来客机发动机开发新的省油、低排放技术，并推动其技术成熟度的提升，因此EPFD 合同的工作仍将使RISE技术收益。

  今年7 月，普惠加拿大公司曾宣布，在加拿大和魁北克政府投资 1.63 亿加元后，它将与项目合作伙伴柯林斯航空航天公司和德哈维兰加拿大公司共同推进研究，以开发混合电力推进系统，并进行飞行演示。该项目旨在证明与 DHC Dash 8-100 等现代支线涡桨客机相比，燃料消耗和二氧化碳排放量减少了 30%，其合作伙伴将使用其中一架作为飞行测试演示样机。

  自 2019 年以来，普惠加拿大公司一直在与柯林斯合作开展该项目（以前称为 804 项目）。普惠加拿大公司新产品和服务项目执行董事让·托马森（Jean Thomassin）表示：“我们与机身原始设备制造商合作实现飞行演示样机，正在与加拿大德哈维兰公司合作，推动该技术进入下一阶段的开发和最终演示。”

  柯林斯航空航天公司将提供 1 兆瓦的电动机和电机控制器。普惠加拿大公司领导了电池系统的开发，并正在与许多合作者就潜在配置进行合作。德哈维兰加拿大公司将支持在 Dash 8-100 机身内集成新的混合电力推进技术和电池，包括设计一个改进的机舱以容纳混合电力系统，它还将提供监测和控制混合动力系统所需的驾驶舱接口。

  该项目将用普惠加拿大公司提供的小功率涡轴发动机和柯林斯提供的 1 兆瓦电动机替换一架Dash 8-100飞机上安装的 PW121A 发动机。两台电机一起将提供 2 兆瓦的功率，这与 PW121 发动机的 2,000轴马力的总功率输出相似，它们将驱动已安装在 Dash 8-100 演示飞机上的螺旋桨。

  与此同时，普惠加拿大公司的母公司美国普惠公司则正在开展2个项目，一个是根据 NASA 的新合同，另一个是与 FAA 合作，为商用飞机开发新的节油、减排技术。

  作为美国NASA可持续飞行国家合作伙伴关系的一部分，美国NASA已授予普惠公司一份合同，通过混合热效率核心机 (HyTEC) 项目为下一代单通道飞机开发先进的高压涡轮技术。HyTEC 项目寻求开发可在比当前 CMC 更高温度下运行的下一代 CMC 材料、环境屏障涂层以及先进的冷却和空气动力学方法，以实现新的组件设计和效率。

  普惠公司和 FAA 已承诺在研发方面投资总计 5000 万美元，以开发超静音发动机风扇和先进的燃烧技术，旨在降低噪音、排放和燃料消耗，作为 FAA 持续降低能源、排放和噪音第三阶段(CLEEN III) 倡议的一部分。自2010 年CLEEN 计划成立以来，美国普惠公司一直担任 FAA 的合作伙伴。

  英国罗罗公司目前正在德比为其下一代涡扇发动机UltraFan制造第一台演示样机，预计明年进行首次运行。据罗罗公司表示，UltraFan发动机与第一代遄达发动机相比：燃油效率提升超过25%；氮氧化物减少 40%；噪音降低高达 35%。它将在机场生产至少50%的非挥发性颗粒物，在巡航时几乎为零非挥发性微粒物质。

  根据罗罗公司的设计，UltraFan发动机可产生 25,000 至 100,000 磅的推力。它具有新的发动机核心架构、先进的陶瓷基复合材料和齿轮传动设计。今年早一点的时候，演示样机的动力变速箱在公司位于德国达勒维茨的工厂来测试时创造了64兆瓦的新世界纪录。

  UltraFan发动机的首席工程师安迪·吉尔 (Andy Geer) 表示：“我们的动力变速箱和别的技术在 UltraFan 发动机中的应用取得了成功，这让我们对前进充满信心。我们第一次运行发动机演示样机将是一个伟大的时刻——全新的发动机设计，从一开始就以 100% 的可持续燃料SAF运行。”

  罗罗公司还参与了小型螺桨飞机、空中出租车、通勤和支线飞机等项目的电气化推进工作。其计划的电力推进系统范围从千瓦功率到兆瓦功率，罗罗公司经常与初创公司合作，以在加快速度进行发展的行业中建立强大的影响力。

  以电动飞机Accel为例，其正试图创造了电动飞机有史以来的最快飞行记录。罗罗公司与英国初创公司 Electroflight 合作开发了一种电池系统，作为纯电动和混合电动飞机设计师的潜在动力和推进系统。

  该发动机制造商还参与了结合航空发动机在内的千瓦级和混合动力项目的广泛城际和城内项目。这中间还包括 2.5 兆瓦发电系统PGS 1 ，目前正在布里斯托尔来测试。能够为未来的混合电动支线飞机提供动力，PGS 1 正在运行罗罗 AE2100 涡桨发动机，为洛克希德 C-130J 提供动力的发动机类型。根据罗罗公司的说法，PGS 1 还将为电动更大的飞机提供动力。

  罗罗公司还继续研究小型到区域飞机的燃氢推进系统。罗罗公司争辩说，虽然氢不容易作为一种简单的插入式燃料应用，但它的可行性更可能在于它作为燃料电池而不是电池或作为在航空发动机中直接燃烧的燃料，而它唯一的排放物是水蒸气。