民用航空发动机工业将目光投向燃气涡轮发动机之外的领域

http://express.cetin.net.cn:8080 ... 08&docno=109330
http://express.cetin.net.cn:8080 ... 08&docno=109329
[英国国际飞行网站2011年8月11日报道]　　燃气涡轮发动机现正在大行其道，但也许它作为航空工业界首选动力装置的日子时日无多了。飞机的机构在采用了复合材料后，越来越轻巧。空气流体在飞机采用翼稍小翼和先进的层流技术后，也更加的平顺。
　　未来的航空动力原理将会在布雷顿循环的基础上有较大的改变，甚至成为完全不同的工作循环。
　　布雷顿循环是目前燃气涡轮发动机的基本工作循环，反映了压气机压气，然后在燃烧室中加油点火，最后排出高温气体的过程。1940年以该循环为基础研发了涡喷发动机，随后的1960年代研发了涡扇发动机。
　　在7月29日的未来电力飞行论坛上，GE公司负责先进系统的负责人表示，对燃气涡轮发动机效率下一步的改进工作也将是最后一步了。目前最优的涡扇发动机也只能使用燃油40%的潜在能量。
　　而正在研发的新一代涡扇发动机，在压气机末级和进气道中间采用了可变涵道流以及超高的压比技术，仍然只能利用燃油55%-70%的能量。GE和罗•罗公司目前就正在为美国空军研发类似的发动机，这些技术未来也能够转化到商用发动机市场。   
　　超高压比的变循环发动机已经达到了燃气涡轮发动机效率的顶峰了，要是飞机的推进系统追求进一步的改进效率，目光必须投向燃气涡轮发动机之外的形式。

　[英国国际飞行网站2011年8月11日报道]　　GE公司目前正在研究的两个可能方向是混合燃气涡轮-电力系统以及脉冲爆震发动机。混合动力系统的原理是采用燃气发生器为发动机提供电力，驱动风扇产生推力。脉冲爆震发动机的原理是在一端开口的管道里点燃燃氧混合气，靠高温高压气体喷射产生推力。两种概念都有其优点，混合动力系统使得飞机设计者可以在设计推进系统的时候更加符合空气动力学，而不是在短舱里集中产生推力的发动机。PDE发动机则取消了所有的旋转部件。
　　但这些概念还没有很快就能实用的可能。混合动力系统需要非传统的机身设计方式，如翼身融合等，而且推进系统的分布式设计也会比燃气涡轮发动机更加笨重。PDE发动机则会产生超声速的爆震波，带来巨大的噪声和机体损伤。尽管如此，GE公司仍然在研究这两种下一代的推进系统。NASA也在赞助早期的商业客机翼身融合，包括混合燃料动力系统的研发。同时，DARPA也在资助GE公司实施Vulcan计划，把涡喷发动机和PDE发动机结合，为高速军用飞机提供动力。2008年美国空军已经在Long-EZ单座通用飞机上试验了PDE发动机。
　　在GE公司关注的两个方面之外还有更多先进推进系统的概念正在研究之中。最明显的就是全电飞机的概念，一些进入该领域研究较早的公司，如中国的合朗（编者注：民企，主要从事电动飞机的研发）和德国的PC-Aero公司，甚至包括塞斯纳、EADS和西科斯基，都在从事电力飞机的开发。但迄今为止，电力飞机仍然不是大型民机考虑的主流技术，特别是在下一代窄体客机的研发中。
　　GE公司负责人表示，目前市面上出售的最大功效的电力储存装置就是锂电池，也只能产生0.15kWh/kg的比能。下一代的锂电池也正在早期研发中，能产生最大的比能也就是0.45kWh/kg。而大型商用民机需要更大比能的电池，最起码要达到0.6kWh/kg。而且在可预见的未来，电池组也会更加的笨重，据GE预计，全电力的飞机需要的推进系统重量将达到32658kg（72000lb）。而同样飞机采用的双发重量只有10433kg。


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[英国国际飞行网站2011年8月11日报道]　　燃气涡轮发动机现正在大行其道，但也许它作为航空工业界首选动力装置的日子时日无多了。飞机的机构在采用了复合材料后，越来越轻巧。空气流体在飞机采用翼稍小翼和先进的层流技术后，也更加的平顺。
　　未来的航空动力原理将会在布雷顿循环的基础上有较大的改变，甚至成为完全不同的工作循环。
　　布雷顿循环是目前燃气涡轮发动机的基本工作循环，反映了压气机压气，然后在燃烧室中加油点火，最后排出高温气体的过程。1940年以该循环为基础研发了涡喷发动机，随后的1960年代研发了涡扇发动机。
　　在7月29日的未来电力飞行论坛上，GE公司负责先进系统的负责人表示，对燃气涡轮发动机效率下一步的改进工作也将是最后一步了。目前最优的涡扇发动机也只能使用燃油40%的潜在能量。
　　而正在研发的新一代涡扇发动机，在压气机末级和进气道中间采用了可变涵道流以及超高的压比技术，仍然只能利用燃油55%-70%的能量。GE和罗•罗公司目前就正在为美国空军研发类似的发动机，这些技术未来也能够转化到商用发动机市场。   
　　超高压比的变循环发动机已经达到了燃气涡轮发动机效率的顶峰了，要是飞机的推进系统追求进一步的改进效率，目光必须投向燃气涡轮发动机之外的形式。

　[英国国际飞行网站2011年8月11日报道]　　GE公司目前正在研究的两个可能方向是混合燃气涡轮-电力系统以及脉冲爆震发动机。混合动力系统的原理是采用燃气发生器为发动机提供电力，驱动风扇产生推力。脉冲爆震发动机的原理是在一端开口的管道里点燃燃氧混合气，靠高温高压气体喷射产生推力。两种概念都有其优点，混合动力系统使得飞机设计者可以在设计推进系统的时候更加符合空气动力学，而不是在短舱里集中产生推力的发动机。PDE发动机则取消了所有的旋转部件。
　　但这些概念还没有很快就能实用的可能。混合动力系统需要非传统的机身设计方式，如翼身融合等，而且推进系统的分布式设计也会比燃气涡轮发动机更加笨重。PDE发动机则会产生超声速的爆震波，带来巨大的噪声和机体损伤。尽管如此，GE公司仍然在研究这两种下一代的推进系统。NASA也在赞助早期的商业客机翼身融合，包括混合燃料动力系统的研发。同时，DARPA也在资助GE公司实施Vulcan计划，把涡喷发动机和PDE发动机结合，为高速军用飞机提供动力。2008年美国空军已经在Long-EZ单座通用飞机上试验了PDE发动机。
　　在GE公司关注的两个方面之外还有更多先进推进系统的概念正在研究之中。最明显的就是全电飞机的概念，一些进入该领域研究较早的公司，如中国的合朗（编者注：民企，主要从事电动飞机的研发）和德国的PC-Aero公司，甚至包括塞斯纳、EADS和西科斯基，都在从事电力飞机的开发。但迄今为止，电力飞机仍然不是大型民机考虑的主流技术，特别是在下一代窄体客机的研发中。
　　GE公司负责人表示，目前市面上出售的最大功效的电力储存装置就是锂电池，也只能产生0.15kWh/kg的比能。下一代的锂电池也正在早期研发中，能产生最大的比能也就是0.45kWh/kg。而大型商用民机需要更大比能的电池，最起码要达到0.6kWh/kg。而且在可预见的未来，电池组也会更加的笨重，据GE预计，全电力的飞机需要的推进系统重量将达到32658kg（72000lb）。而同样飞机采用的双发重量只有10433kg。