logo_中_透明.png)
（中國民用航空網(wǎng)/李建萍）
世界環(huán)境日之際，普惠首席可持續(xù)發(fā)展官魏舸瀚先生（Graham Webb），回答了中國區(qū)記者的提問，講述普惠如何持續(xù)創(chuàng)新，邁向更高效、更可持續(xù)的航空未來。
請介紹普惠的凈零碳之路。航空業(yè)的凈零碳承諾是如何促成普惠當(dāng)前的技術(shù)路線圖？對(duì)普惠目前的產(chǎn)品組合又有什么影響？
航空業(yè)目前產(chǎn)生的碳排放約占全球二氧化碳排放量的2.5%，基于對(duì)全球航空運(yùn)輸日益增長的預(yù)計(jì)，并隨著其他經(jīng)濟(jì)部門實(shí)現(xiàn)脫碳，這一份額將可能擴(kuò)大。這是普惠2021年10月加入一項(xiàng)旨在實(shí)現(xiàn)航空業(yè)2050年凈零碳排放的行業(yè)承諾的主要原因，以支持實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)議》設(shè)定的將全球變暖升溫控制在1.5oC的目標(biāo)。
幾十年來，普惠一直引領(lǐng)飛機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)和技術(shù)的發(fā)展，在我們看來，氣候變化在給世界帶來挑戰(zhàn)的同時(shí)，也為全球航空業(yè)帶來了通過新技術(shù)實(shí)現(xiàn)變革的契機(jī)。
我們的可持續(xù)航空戰(zhàn)略著眼兩大關(guān)鍵領(lǐng)域：不斷推進(jìn)更智能的技術(shù)以提高飛機(jī)效率，同時(shí)支持更廣泛地使用更清潔的可替代燃料，特別是可持續(xù)航空燃料（SAF），這對(duì)實(shí)現(xiàn)2050年凈零碳排放目標(biāo)至關(guān)重要。例如：
- 更智能技術(shù)
- 我們率先在普惠 GTF™ 發(fā)動(dòng)機(jī)上采用革命性的齒輪渦輪風(fēng)扇架構(gòu)，與上一代發(fā)動(dòng)機(jī)相比，由GTF 提供動(dòng)力的飛機(jī)每航程燃油消耗和碳排放減少可達(dá)16-20%，單座油耗和碳排放減少可達(dá)25%。自 2016 年投入運(yùn)營以來，GTF 發(fā)動(dòng)機(jī)已為全球單通道飛機(jī)運(yùn)營商節(jié)省燃油14 億加侖（約53億升），避免超過1400 萬公噸碳排放，氮氧化物排放減少50%，噪音降低75%
- 我們持續(xù)挖掘GTF架構(gòu)潛力，助力A320neo系列飛機(jī)的GTF Advantage發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率提高1%，與上一代發(fā)動(dòng)機(jī)相比效率提高17%，同時(shí)海平面起飛推力提升4%，高原機(jī)場起飛推力提升8%。
- 我們還不斷提升我們業(yè)界領(lǐng)先的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品組合的性能標(biāo)準(zhǔn)：我們的PW127XT發(fā)動(dòng)機(jī)系列燃油效率提高 3%，在翼時(shí)間延長 40%，并降低 20%的維護(hù)成本。
- 普惠與柯林斯宇航正合作開展一系列驗(yàn)證項(xiàng)目以開發(fā)混合電動(dòng)推進(jìn)技術(shù)，優(yōu)化未來飛機(jī)的性能并減少排放，其中包括：由普惠加拿大領(lǐng)導(dǎo)的混合電動(dòng)推進(jìn)飛行驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)目，目標(biāo)是與當(dāng)今最先進(jìn)的支線渦槳飛機(jī)相比將燃油效率提升30%并減少相應(yīng)的碳排放；可廣泛用于未來先進(jìn)空中交通平臺(tái)、高速 eVTOL、中小型無人機(jī)（UAV）和翼身融合體（BWB）飛機(jī)的可擴(kuò)展渦輪電力傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)（STEP-Tech）驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)目；以及更大型的適用于中短程或單通道飛機(jī)的含混合動(dòng)力的可持續(xù)注水渦扇發(fā)動(dòng)機(jī) (SWITCH) 推進(jìn)系統(tǒng)項(xiàng)目。
- 更清潔燃料
- 我們認(rèn)識(shí)到由各類可替代的非化石燃料原料制成的可持續(xù)航空燃料（SAF）對(duì)航空業(yè)實(shí)現(xiàn)凈零碳排放目標(biāo)至關(guān)重要，為目前和未來幾十年中服役的數(shù)千架飛機(jī)提供了一個(gè)“滴入式”的解決方案。過去二十年來，我們致力確保全部普惠發(fā)動(dòng)機(jī)兼容當(dāng)前SAF最高可按50%比例與傳統(tǒng)煤油混合使用的規(guī)格指標(biāo)。
- 我們支持商用航空可替代燃料計(jì)劃（CAAFI）和美國國際材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）制定未來的SAF規(guī)格指標(biāo)以推動(dòng)100% SAF 的應(yīng)用，根據(jù)不同的原料和生產(chǎn)工藝，此舉具有減少高達(dá)80%的飛機(jī)全生命周期碳排放的潛力。
- 我們制定了全面的計(jì)劃在我們的發(fā)動(dòng)機(jī)上開展100% SAF 測試，以確保未來規(guī)格的可計(jì)算性。過去的兩年中，我們分別在GTF Advantage 發(fā)動(dòng)機(jī)（地面測試）和PW127發(fā)動(dòng)機(jī)上（飛行測試）以及其他發(fā)動(dòng)機(jī)上成功開展100% SAF測試。
- 我們還在探索氫燃料在未來幾十年實(shí)現(xiàn)凈零碳飛行的潛力。盡管目前在調(diào)整飛機(jī)和機(jī)場基礎(chǔ)設(shè)施以滿足大規(guī)模生產(chǎn)和處理綠色氫燃料方面仍面臨重大挑戰(zhàn)，但我們依然將其視為優(yōu)化推進(jìn)概念的契機(jī)，以利用液氫燃料的特性實(shí)現(xiàn)可觀的效率收益。我們正通過開展氫蒸汽注入間冷渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)（HySIITE）項(xiàng)目以開發(fā)和儲(chǔ)備相關(guān)技術(shù)。
請介紹GTF Advantage發(fā)動(dòng)機(jī)的最新進(jìn)展。GTF Advantage是否可以解決GTF的所有耐久性問題，同時(shí)帶來進(jìn)一步的燃油效率提升和可持續(xù)性收益？
GTF Advantage發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步提升燃油效率和起飛推力，為A320neo系列飛機(jī)提供更多荷載、更遠(yuǎn)航程，并在高溫和高原機(jī)場擁有更優(yōu)性能。GTF Advantage發(fā)動(dòng)機(jī)與現(xiàn)役構(gòu)型相比燃油效率和碳減排分別提升1%，與上一代發(fā)動(dòng)機(jī)相比提高17%。該發(fā)動(dòng)機(jī)已成功測試應(yīng)用100% SAF運(yùn)行，將進(jìn)一步減小碳足跡，助力航空業(yè)實(shí)現(xiàn)2050年凈零碳排放目標(biāo)。
GTF Advantage發(fā)動(dòng)機(jī)正進(jìn)行廣泛的驗(yàn)證測試和取證工作，迄今已完成超過3,000小時(shí)和近9,000次循環(huán)測試，該項(xiàng)目還得到了GTF全部項(xiàng)目累積的100,000小時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)與臺(tái)架測試經(jīng)驗(yàn)的支持。為確保發(fā)動(dòng)機(jī)服役時(shí)的成熟可靠度，GTF Advantage項(xiàng)目格外關(guān)注發(fā)動(dòng)機(jī)在嚴(yán)苛環(huán)境下的運(yùn)行表現(xiàn)，廣泛開展了包括熱端耐久性測試、快速循環(huán)積累和吸塵在內(nèi)的多項(xiàng)測試。
普惠對(duì)SAF持何立場？你們正在采取哪些舉措來加速其規(guī)?；瘧?yīng)用？有什么特別針對(duì)中國航空公司和燃料制造商的措施嗎？
支持向更清潔的非化石燃料轉(zhuǎn)型對(duì)航空業(yè)實(shí)現(xiàn)2050凈零碳排放至關(guān)重要。SAF作為一種“滴入式”燃料不會(huì)對(duì)飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)安全或運(yùn)行構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)，并兼容現(xiàn)有機(jī)場基礎(chǔ)設(shè)施。在不斷提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的同時(shí)，更廣泛地應(yīng)用 SAF提供了一條減少目前和未來幾十年中服役的數(shù)千架飛機(jī)凈碳排放的最優(yōu)和立即可行的路徑。盡管今天SAF可按最高50%比例與常規(guī)Jet A燃油混合使用，但普惠致力于支持未來100% SAF運(yùn)行規(guī)范，以使其可以滴入式的與機(jī)場加油基礎(chǔ)設(shè)施和現(xiàn)役飛機(jī)兼容。我們制定了一項(xiàng)全面的計(jì)劃在我們的全部現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)上開展100% SAF 測試，例如在我們的加拿大魁北克 CADAQ-100 計(jì)劃中，我們通過與政府和企業(yè)合作創(chuàng)建 100% SAF 生態(tài)系統(tǒng)來增加產(chǎn)量和擴(kuò)大基礎(chǔ)設(shè)施。 根據(jù)不同的原料和生產(chǎn)工藝，100% SAF具有減少高達(dá)80%的飛機(jī)全生命周期碳排放的潛力。
我們看到關(guān)于可擴(kuò)展渦輪電力傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)（STEP-Tech）驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)目的報(bào)道。請介紹普惠在電動(dòng)飛行領(lǐng)域的立場和策略？
目前飛機(jī)電氣化領(lǐng)域存在巨大的性能和效率提升空間，這也是我們開發(fā)更可持續(xù)的航空推進(jìn)技術(shù)以實(shí)現(xiàn)凈零碳排放目標(biāo)策略的核心組成部分。盡管當(dāng)前的電池技術(shù)受能量存儲(chǔ)密度與功重比的局限，意味著純電動(dòng)飛機(jī)最適用于各類較小型的短途應(yīng)用平臺(tái)，但我們?nèi)灾饕劢褂趯㈦姍C(jī)與燃油發(fā)動(dòng)機(jī)相結(jié)合的混電推進(jìn)技術(shù)。普惠與柯林斯宇航正合作開展一系列適用于各類未來平臺(tái)的混合電動(dòng)推進(jìn)驗(yàn)證項(xiàng)目，涵蓋各類先進(jìn)空中交通平臺(tái)到單通道商用飛機(jī)：
- 混合電動(dòng)推進(jìn)飛行驗(yàn)證機(jī)是普惠加拿大在加拿大和魁北克省政府支持下開展的一項(xiàng)令人興奮的項(xiàng)目。該混合電動(dòng)推進(jìn)裝置將普惠的高效燃油發(fā)動(dòng)機(jī)與柯林斯宇航開發(fā)的1兆瓦電機(jī)相結(jié)合，通過并聯(lián)混動(dòng)配置共同驅(qū)動(dòng)螺旋槳。這將優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)在所有飛行階段的性能，與當(dāng)今最先進(jìn)的支線渦槳飛機(jī)相比可提升燃油效率30%，并減少相應(yīng)的碳排放。例如，電機(jī)將在起飛和爬升階段提供額外動(dòng)力，從而優(yōu)化燃油發(fā)動(dòng)機(jī)在巡航階段的性能。該系統(tǒng)支持100% SAF運(yùn)行，可進(jìn)一步減少生命周期內(nèi)的排放。項(xiàng)目正穩(wěn)步推進(jìn)為最終的飛行測試做準(zhǔn)備，我們已在2023 年完成1 兆瓦電機(jī)和高效燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率運(yùn)行，2024 年，我們將繼續(xù)開展電池系統(tǒng)測試在內(nèi)的各類地面測試。
- 可擴(kuò)展渦輪電力傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)（STEP-Tech）驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)目由我們位于康涅狄格州東哈特福德的研究中心主導(dǎo)，旨在設(shè)計(jì)驗(yàn)證擁有分布式推進(jìn)架構(gòu)的渦輪電動(dòng)系統(tǒng)的快速原型機(jī)。STEP-Tech驗(yàn)證平臺(tái)將三個(gè)主要系統(tǒng)整合在一個(gè)端到端系統(tǒng)中：包括渦輪發(fā)電機(jī)、電網(wǎng)與控制以及電動(dòng)推進(jìn)器。在每個(gè)領(lǐng)域中，普惠和柯林斯宇航均以高度整合的方式提供最佳系統(tǒng)解決方案。該平臺(tái)能夠重新配置以適配包括先進(jìn)空中交通、高速 eVTOL 和翼身融合飛機(jī)在內(nèi)的各類下一代應(yīng)用平臺(tái)。今年夏天，我們完成了發(fā)動(dòng)機(jī)的首次試車和電動(dòng)系統(tǒng)整合測試，團(tuán)隊(duì)目前正在推進(jìn)更高功率下的電池系統(tǒng)和渦輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行測試。
- SWITCH——含混合動(dòng)力的可持續(xù)注水渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，包括正在研發(fā)中的混電GTF 驗(yàn)證機(jī)，相關(guān)詳情請見下文。
請談?wù)凷WITCH，它有哪些獨(dú)特的優(yōu)勢和發(fā)展前景？
SWITCH（含混合動(dòng)力的可持續(xù)注水渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)）項(xiàng)目由歐盟“清潔航空”計(jì)劃資助，匯集多家領(lǐng)先航空航天企業(yè)，包括普惠，柯林斯宇航，MTU航發(fā)，空中客車和GKN航宇。SWITCH項(xiàng)目旨在將兩種具有革命性和協(xié)同性的技術(shù)——MTU的水增強(qiáng)渦扇（WET）技術(shù)和混合電動(dòng)GTF推進(jìn)系統(tǒng)相結(jié)合，以展示上述新興推進(jìn)技術(shù)在提升飛機(jī)燃油效率與減少碳排放方面的潛力，與當(dāng)前最先進(jìn)的中短程飛機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)相比，該項(xiàng)目可提升高達(dá)25%的燃油效率并減少相應(yīng)排放。
WET概念的研究關(guān)鍵是回收發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中的水和熱量，將蒸汽注入燃燒室，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的整體效率，并減少高達(dá)80%氮氧化物氣體排放和尾跡形成。
混動(dòng)電推概念將柯林斯宇航的電機(jī)通過并聯(lián)混動(dòng)配置到普惠GTF發(fā)動(dòng)機(jī)中，與普惠加拿大的飛行驗(yàn)證機(jī)一樣，該系統(tǒng)能夠在飛機(jī)的全部運(yùn)行包線內(nèi)提升效率并減少排放。
盡管我們在初始階段是將WET和混合電動(dòng)系統(tǒng)作為兩個(gè)獨(dú)立的工作流進(jìn)行開發(fā)和測試，但最終我們會(huì)在項(xiàng)目的未來階段將這兩個(gè)系統(tǒng)集成在一起，但這將取決于驗(yàn)證項(xiàng)目能否成功開展和資金到位情況。作為SWITCH項(xiàng)目組成部分開發(fā)的技術(shù)能夠完全兼容諸如SAF等更清潔的燃料，并將對(duì)未來使用氫燃料的可能進(jìn)行評(píng)估。
與其他采用齒輪架構(gòu)的應(yīng)用相比，GTF有何不同？GTF的獨(dú)特優(yōu)勢是什么？
GTF 是普惠助力全球可持續(xù)航空戰(zhàn)略的核心專注服務(wù)關(guān)鍵的單通道市場，該市場是航空業(yè)當(dāng)前與未來增長和排放的重要推手。二十年來，我們投資數(shù)十億美元成功開發(fā)了GTF核心的齒輪風(fēng)扇架構(gòu)，變革了商業(yè)航空并促成飛機(jī)制造商推出新一代換裝新發(fā)動(dòng)機(jī)的單通道飛機(jī)，與前代相比，由GTF 提供動(dòng)力的飛機(jī)每航程燃油效率提升可達(dá)20%，單座燃油效率提升可達(dá)25%。
我們看到齒輪架構(gòu)的巨大潛力足以支持超越GTF Advantage的更大的燃油效率提升。普惠同時(shí)還在開發(fā)包括先進(jìn)材料、更高涵道比、混電系統(tǒng)和兼容100% SAF應(yīng)用在內(nèi)的多項(xiàng)新技術(shù)在未來幾十年里進(jìn)一步提升燃油效率和減少排放。
這一長期潛力正是普惠二十年前押注齒輪架構(gòu)的原因，我們看到業(yè)內(nèi)其他公司也將這一架構(gòu)應(yīng)用在未來發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中，無論他們的風(fēng)扇是否被短艙包裹。最終，我們的風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)(FDGS)已證明其耐久性和和可靠性，并在GTF上積累超過2500 萬個(gè)飛行小時(shí)，在對(duì)齒輪架構(gòu)的理解和完善領(lǐng)域，我們領(lǐng)先競爭對(duì)手一代。
你認(rèn)為氫在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)航空和實(shí)現(xiàn)凈零排放方面發(fā)揮了怎樣的作用？
氫作為一種蘊(yùn)含大量能量的零碳燃料為航空業(yè)實(shí)現(xiàn)凈零碳排放提供了一個(gè)具有吸引力的解決方案。然而，氫在機(jī)身設(shè)計(jì)（氫需存放在儲(chǔ)罐中）、生產(chǎn)和儲(chǔ)存以及與當(dāng)前機(jī)場基礎(chǔ)設(shè)施兼容方面面臨挑戰(zhàn)。盡管如此，普惠仍在積極開展氫蒸汽注入間冷渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)（HySIITE）項(xiàng)目。美國能源部（DoE）高級(jí)能源研究計(jì)劃署（ARPA-E）選中普惠開發(fā)能夠充分利用液氫燃料低溫特性的推進(jìn)技術(shù)，與當(dāng)前最高效的單通道飛機(jī)相比其燃油效率提升可高達(dá)35%并減少80%的氮氧化物排放。為使航空公司運(yùn)營商能夠經(jīng)濟(jì)地使用氫能，我們認(rèn)為開發(fā)一種可以充分利用液氫燃料低溫特性的經(jīng)過優(yōu)化的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)至關(guān)重要。實(shí)現(xiàn)這一效率水平將有助于抵消與氫有關(guān)的若干設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)（例如，液氫燃料箱的重量和體積都更大），并使氫成為運(yùn)營商經(jīng)濟(jì)適用的選項(xiàng)。
氫是普惠更廣泛的包括GTF、混合動(dòng)力系統(tǒng)和復(fù)合材料在內(nèi)的可持續(xù)推進(jìn)技術(shù)開發(fā)戰(zhàn)略的組成部分。我們期待HySIITE項(xiàng)目能夠與包括GTF 在內(nèi)的上述技術(shù)全面兼容，推動(dòng)在未來的發(fā)動(dòng)機(jī)上獲得更高的推進(jìn)效率和熱效率。
最后，必須指出的是，氫燃料推進(jìn)技術(shù)的前景不應(yīng)導(dǎo)致在使用SAF 和氫之間產(chǎn)生“非此即彼 ”的結(jié)論。SAF 對(duì)航空業(yè)實(shí)現(xiàn)2050凈零碳排放目標(biāo)依然具有至關(guān)重要的作用。我們尚需時(shí)日來建設(shè)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施以支持大規(guī)模使用氫燃料進(jìn)行飛行。在此期間，SAF是減少排放的選擇之一。
