2022年6月23日,MTU航空发动机公司在柏林航展发布了新版的清洁空气发动机(Claire)技术议程,提出了促进航空业可持续发展的民用推进系统解决方案,分三个阶段实现零排放飞行。
新版 Claire 对标的是《巴黎协定》,即将全球平均气温升幅较工业化前水平尽可能控制在1.5℃而努力。以前,航空业在设定目标时侧重于二氧化碳排放量;未来,氮氧化物排放和尾迹的影响也将作为航空业对气候影响的其他重要因素加以考虑。为此,MTU航空发动机公司制定了双管齐下的战略:一方面继续发展齿轮传动涡扇 (GTF) 发动机,另一方面着力开发革命性的推进技术。
MTU公司正积极参与第二代 GTF发动机的发展,目标是降低风扇压比,从而增加涵道比。通过压气机和涡轮的集成设计,进一步提高核心机的热效率。使用质量轻、极耐热且能够承受环境影响的新材料,例如第六代单晶和金属粉末材料。使用可持续航空燃料(SAF)或液态氢(LH2)。第二代 GTF发动机与 2000 年的燃气涡轮发动机相比可以减少 65%以上对气候的影响。
除了发展传统的燃气轮机, MTU航空发动机公司还推出了水增强涡扇(WET) 发动机和飞行燃料电池(FFC)等革命性的民用推进系统概念。 其中,FFC主要针对的是整个动力系统的电气化,使飞机以接近净零排放的方式运行成为可能。WET发动机可使用传统的航空燃料、可持续航空燃料 (SAF) 和氢燃料运行。
SAF为碳中和飞行打开了大门,不需要对飞机或发动机进行任何调整便可直接使用,其生产方法已获批准,当务之急是在短期内创造出必要的产能。
新版Claire技术议程的第一阶段的目标已由GTF发动机实现。GTF发动机已于2016 年交付使用,在使用100%SAF时,能够明显减少对气候的影响。
第二阶段的目标,到 2035 年由第二代 GTF发动机、使用SAF 或氢燃料驱动的水增强涡扇(WET)发动机、通勤和支线飞机的飞行燃料电池(FFC)来实现。在此阶段也可以引入氢燃料GTF发动机。这些解决方案有望显着降低对气候的影响。优化后的 GTF发动机对气候的影响可减少65%,WET 发动机可以减少 80%,FFC可以减少 95%。
第三阶段的目标,到2050年由进一步提高 GTF 和 WET 发动机的整体效率来实现。通过使用SAF可以最大限度地减少气候影响。如果 WET 发动机使用氢燃料,这不仅在与气候相关的排放方面具有更多优势,而且由于更紧凑的设计和结构,还有可能减轻发动机的质量和空气阻力。
对标《巴黎协定》目标,实现碳中和飞行所需的推进系统和能源必须在 2050 年之前推向市场。为此,MTU航空发动机公司将与来自工业界、学术和研究部门的合作伙伴一起,立即行动起来减少航空业对气候的影响。
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