混合动力飞机技术系列

图1、这幅构想图展示了由美国国家航空航天局（NASA)研发的一种小型核心喷气发动机，它被安装在通用电气航空公司的CMF RISE喷气发动机设计之中。这种更节能的小型核心发动机为一个大型开放式涡轮风扇提供动力，同时也有助于提高整体效率。这一努力是美国国家航空航天局“可持续航空全国合作计划”的一部分，旨在为下一代超高效客机提供参考信息。图片GE航空提供。 

一、项目背景       

混合动力汽车已经成为了道路上常见的汽车类型，这一现象已经持续了许多年。       

很快，这种部分使用电能，部分使用燃气化学能驱动的发动机的构想或许会应用于航空领域，为未来的喷气式客机提供动力。       

美国国家航空航天局正在与行业合作伙伴通用电气航空公司密切合作，共同设计并制造这样一种发动机。这种发动机通过引入新的组件来实现电力驱动，从而大大降低燃料消耗。       

在这款混合式喷气发动机中，燃料燃烧的核心部件为发动机提供动力，并由电动机辅助运转。这些电机产生电功率并将其反馈回发动机内部，从而从源头上减少了发动机所需的燃料量。       

“这无疑为未来更可持续的航空业发展开辟了道路，甚至在2030年之后也是如此。” 

二、高技术的混合动力系统       

这项工作是作为美国国家航空航天局（NASA)“混合式高效热能核心”（HyTEC)项目的一部分而开展的。这项目旨在于2028年底展示这一发动机概念，以便为21世纪30年代初期将其应用于民用航空飞机上。       

这标志着喷气发动机技术取得了重大进步。       

这款喷气发动机将是历史上首款轻度混合动力电动喷气发动机。所谓的“轻度混合动力”发动机能够部分依靠电动机来驱动，这种电动机既能作为电动机电动运行，又能作为发电机发电运行。       

“这将是首款轻度混合动力电动发动机，有望推动窄体客机首款混合动力发动机的量产。”美国国家航空航天局克利夫兰格伦研究中心的安东尼-内罗说，他是“HyTEC"项目的负责人。”这无疑为未来更可持续的航空发展开辟了道路，甚至可能延伸至2030年以后。“        

美国国家航空航天局（NASA)和通用电气航空公司所设想的混合动力技术，也可以由一种新型小型喷气发动机核心来提供动力。       

HyTEC项目的首要目标是设计并展示一种喷气发动机，其核心部分体积更小，但所产生的推力却与目前单通道飞机上所使用的发动机相当。       

与此同时，较小规模的核心技术旨在将燃料消耗和排放量降低5%至10%。

图2、迈克尔-普斯比是美国国家航空航天局克利夫兰格伦研究中心的一名研究材料工程师，他正在调整一台红外热成像仪。该相机用于监测由美国国家航空航天局研发的——用于陶瓷基复合材料上的高温环境防护涂层的温度发布，以支持该机构的"HyTEC"项目。该复合材料的环境防护涂层表面温度高达3000华氏度。（美国国家航空航天局/布里吉特-卡斯尔提供。） 

三、它是如何工作的？       

一台通用电气航空公司的”品牌“发动机正在被改装，加入混合动力电动部件以进行测试。       

内罗说：”如今的喷气式发动机并非真正的混合动力电动发动机。它们配备有发电机，用于驱动诸如灯光、收音机、电视屏幕等设备。但这些设备无法为发动机提供动力。“       

难题在于要找出使用电动机的最佳时间。       内罗说：”今年晚一些时候，我们将与通用电气航空公司合作进行一些测试，以研究在飞行的那些阶段能够实现最大的燃油节省。“       

内置式电动/发电机将通过构建一种既能与电池等储能设备配合使用，又能独立运行的系统，来优化发动机的性能。这有助于在储能解决方案尚未完全成熟之前，加快商业航空领域混合动力技术的推广应用。       

”与美国国家航空航天局（NASA)合作，通用电气航空公司正在进行关键的科研与开发工作，这些工作有助于实现混合动力商业飞行的现实化。“通用电气航空公司未来飞行技术部门总经理阿杨-赫格曼说道。       

与HyTEC相关的技术是通用电气航空集团在CFM国际公司的”可持续发动机革命创新“（RISE)项目中致力于成熟和推进的项目内容之一。CFM是通用电气航空集团与萨夫兰飞机发动机公司的一家合资企业。CFM RISE项目于2021年首次亮相，涵盖了包括先进发动机架构和混合动力系统在内的一系列技术，旨在与100%可持续航空燃料兼容。       

HyTEC是美国国家航空航天局（NASA)先进航空器项目的一部分，也是NASA可持续航空国家合作计划的重要组成部分。该计划正与政府、企业和学术界合作伙伴携手合作，以实现美国在航空领域实现净零温室气体排放的目标，这一目标设定到2050年。 

四、结论与启示       

混合动力系统是2030年左右实现清洁航空目标的最为重要的一环，其核心技术急需我们开展研究和攻关。在我国”双碳“战略目标的指引下，混合动力系统飞机将是解决我国在航空领域实现净零温室气体排放的有效解决方案。也是未来实现可持续航空业发展的重要支撑。

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