ATR认为涡桨发动机将驱动航空未来

更加节能、环保的涡桨正在卷土重来。涡桨甚至在有关未来飞行器的研究项目中扮演重要角色。

纯从技术角度而言,涡桨发动机是飞行器最好的动力。虽然涡桨不能让飞机达到极高的速度,但它们比任何其他类型的推进器都更有效率。需要考虑的主要参数之一是涵道比 (BPR)——绕过发动机核心机与进入发动机核心机燃烧做工的空气量的比值。涵道比越高,飞机消耗的燃料越少,二氧化碳排放量越低。

对于目前市场上最大的喷气发动机而言,制造商一般追求15或16的涵道比。相比之下,由于ATR涡桨没有外涵道覆盖,涵道比可达50以上。

为了提高喷气发动机的涵道比,工程师通过设计让次级气流从发动机周边通过,最大限度地利用主气流(双路式喷气发动机)燃烧产生的机械能推动飞机前进。为了使次级气流最大化、涵道比增加,工程师需要加大发动机及短舱的尺寸,这反过来又增加了飞机总重,从而影响了总体设计目标。

因此,目前的设计趋势是减少甚至取消发动机短舱:为了减少燃料消耗和对环境的影响,所有进行中的电力推进研发项目都将目光转向了开放转子发动机。

问题不是“未来的飞机上还会有涡桨吗?”,而是“涡桨什么时候回归?”

太阳能动力和开放转子

实际上,涡桨正借着颠覆性技术创新的东风回归。如阳光动力2号(Solar Impulse 2)在2016年夏天让Franck Piccard实现了他的“疯狂梦想”:乘坐由螺旋桨和太阳能驱动的飞机完成首次环球旅行。

另一个重大项目是由赛峰飞机发动机公司牵头的开放转子项目,该项目是欧洲清洁天空(Clear Sky)研究项目的一部分。开放转子项目采用两组反向旋转的无外壳扇叶架构,与现有发动机相比,油耗和二氧化碳排放量可减少30%。

混合动力飞机的出现

ATR工程高级副总裁Stéphane Viala表示,“所以,问题不是‘未来的飞机上还会有涡桨吗?’,而是‘涡桨什么时候回归?我们正在密切关注混合动力,但是从更广的角度、全方位探索可能的选项和可用的技术,了解它们对运营和基础设施的影响。项目将不断推进:人们坚信这一发展方向,并开始大声疾呼,尤其是在北欧、澳大利亚和新西兰等国。迟早呼吁将转化为更加切实的行动。”

毫无疑问,目前所有新型环保飞机的设计都基于涡桨技术,混合动力飞机更是首当其冲。

作为世界领先的涡桨、支线飞机制造商的ATR与其他厂商一样高度关注这一研究领域……当然,当大多数飞机制造商选择了其他技术路线时,一直从事涡桨研究的ATR拥有独特的先发优势。

混合动力推进无论最终选择电推进或氢能技术路线,ATR希望大幅减少二氧化碳排放。

因此,对于ATR和所有其他飞机制造商而言,关键问题是创新,同时降低运营成本,最大限度地减少二氧化碳排放。

创新:ATR的内在

自1981年公司成立以来,ATR从未停止过创新。ATR率先使用颠覆性技术,为后来其他制造商的应用铺平了道路。例如,在80年代,ATR就设计了第一架带有碳纤维机翼的民用飞机。

而且,ATR也是率先在飞机上安装集成模块化航电(IMA)系统的厂商,ATR涡桨应用现代航空科技,部分应用甚至超越时代,这种创新精神一直持续至今。

最新的例子是ClearVision——增强飞行视景系统,通过机外成像系统在驾驶舱内显示增强的外部视景,为飞行员提供不利能见条件下(例如雾)的增强视景。这一创新技术已经完成认证,正服务于2家ATR运营商。

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