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更加節(jié)能、環(huán)保的渦槳正在卷土重來。渦槳甚至在有關(guān)未來飛行器的研究項目中扮演重要角色。
純從技術(shù)角度而言,渦槳發(fā)動機(jī)是飛行器最好的動力。雖然渦槳不能讓飛機(jī)達(dá)到極高的速度,但它們比任何其他類型的推進(jìn)器都更有效率。需要考慮的主要參數(shù)之一是涵道比 (BPR)——繞過發(fā)動機(jī)核心機(jī)與進(jìn)入發(fā)動機(jī)核心機(jī)燃燒做工的空氣量的比值。涵道比越高,飛機(jī)消耗的燃料越少,二氧化碳排放量越低。
對于目前市場上最大的噴氣發(fā)動機(jī)而言,制造商一般追求15或16的涵道比。相比之下,由于ATR渦槳沒有外涵道覆蓋,涵道比可達(dá)50以上。
為了提高噴氣發(fā)動機(jī)的涵道比,工程師通過設(shè)計讓次級氣流從發(fā)動機(jī)周邊通過,最大限度地利用主氣流(雙路式噴氣發(fā)動機(jī))燃燒產(chǎn)生的機(jī)械能推動飛機(jī)前進(jìn)。為了使次級氣流最大化、涵道比增加,工程師需要加大發(fā)動機(jī)及短艙的尺寸,這反過來又增加了飛機(jī)總重,從而影響了總體設(shè)計目標(biāo)。
因此,目前的設(shè)計趨勢是減少甚至取消發(fā)動機(jī)短艙:為了減少燃料消耗和對環(huán)境的影響,所有進(jìn)行中的電力推進(jìn)研發(fā)項目都將目光轉(zhuǎn)向了開放轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。
問題不是“未來的飛機(jī)上還會有渦槳嗎?”,而是“渦槳什么時候回歸?”
太陽能動力和開放轉(zhuǎn)子
實際上,渦槳正借著顛覆性技術(shù)創(chuàng)新的東風(fēng)回歸。如陽光動力2號(Solar Impulse 2)在2016年夏天讓Franck Piccard實現(xiàn)了他的“瘋狂夢想”:乘坐由螺旋槳和太陽能驅(qū)動的飛機(jī)完成首次環(huán)球旅行。
另一個重大項目是由賽峰飛機(jī)發(fā)動機(jī)公司牽頭的開放轉(zhuǎn)子項目,該項目是歐洲清潔天空(Clear Sky)研究項目的一部分。開放轉(zhuǎn)子項目采用兩組反向旋轉(zhuǎn)的無外殼扇葉架構(gòu),與現(xiàn)有發(fā)動機(jī)相比,油耗和二氧化碳排放量可減少30%。

混合動力飛機(jī)的出現(xiàn)
ATR工程高級副總裁Stéphane Viala表示,“所以,問題不是‘未來的飛機(jī)上還會有渦槳嗎?’,而是‘渦槳什么時候回歸?我們正在密切關(guān)注混合動力,但是從更廣的角度、全方位探索可能的選項和可用的技術(shù),了解它們對運(yùn)營和基礎(chǔ)設(shè)施的影響。項目將不斷推進(jìn):人們堅信這一發(fā)展方向,并開始大聲疾呼,尤其是在北歐、澳大利亞和新西蘭等國。遲早呼吁將轉(zhuǎn)化為更加切實的行動。”
毫無疑問,目前所有新型環(huán)保飛機(jī)的設(shè)計都基于渦槳技術(shù),混合動力飛機(jī)更是首當(dāng)其沖。
作為世界領(lǐng)先的渦槳、支線飛機(jī)制造商的ATR與其他廠商一樣高度關(guān)注這一研究領(lǐng)域……當(dāng)然,當(dāng)大多數(shù)飛機(jī)制造商選擇了其他技術(shù)路線時,一直從事渦槳研究的ATR擁有獨(dú)特的先發(fā)優(yōu)勢。
混合動力推進(jìn)無論最終選擇電推進(jìn)或氫能技術(shù)路線,ATR希望大幅減少二氧化碳排放。
因此,對于ATR和所有其他飛機(jī)制造商而言,關(guān)鍵問題是創(chuàng)新,同時降低運(yùn)營成本,最大限度地減少二氧化碳排放。
創(chuàng)新:ATR的內(nèi)在
自1981年公司成立以來,ATR從未停止過創(chuàng)新。ATR率先使用顛覆性技術(shù),為后來其他制造商的應(yīng)用鋪平了道路。例如,在80年代,ATR就設(shè)計了第一架帶有碳纖維機(jī)翼的民用飛機(jī)。
而且,ATR也是率先在飛機(jī)上安裝集成模塊化航電(IMA)系統(tǒng)的廠商,ATR渦槳應(yīng)用現(xiàn)代航空科技,部分應(yīng)用甚至超越時代,這種創(chuàng)新精神一直持續(xù)至今。
最新的例子是ClearVision——增強(qiáng)飛行視景系統(tǒng),通過機(jī)外成像系統(tǒng)在駕駛艙內(nèi)顯示增強(qiáng)的外部視景,為飛行員提供不利能見條件下(例如霧)的增強(qiáng)視景。這一創(chuàng)新技術(shù)已經(jīng)完成認(rèn)證,正服務(wù)于2家ATR運(yùn)營商。

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