飛向未來的飛機
想象一下，一架新的空中客車單通道飛機，其機翼設計考慮了先進的空氣動力學和仿生學，可以產生更大的升力，降低油耗，提高效率。它的發動機將比目前的型號少消耗20%的燃料，使航空旅行更加脫碳和具有成本效益。為了進一步支持發動機改進帶來的燃料收益，空客預計混合動力和電氣化技術將發揮越來越大的作用。
別忘了材料:飛機將采用更輕、更堅固的材料制造，使飛機更耐用、更容易操作。此外，空中客車公司正在采用一種整體方法來集成一種新型系統平臺，該平臺不僅包括飛機內部的智能自動化，還包括地面操作和維護。
這些創新將改變飛機的制造、運營和維護方式，為新時代奠定基礎。但是，這些即將發生的革命性變化的細節是什么？
像鳥兒一樣飛翔
自飛行初期以來，飛機機翼在設計和功能上都有了顯著的發展。第一個機翼簡單、平坦、筆直，依靠基本的空氣動力學來實現升力，由木材等基本材料制成。隨著多年來工程技術的進步，機翼變得更加流線型和彎曲，優化了升力并減少了阻力，從而獲得了更好的性能。
與它們開始的地方相比，今天的飛機機翼似乎處于創新的頂峰。但空中客車公司認為，改進機翼設計的可能性仍然很大。2023年，該公司在英國菲爾頓工廠開設了機翼技術開發中心。它是明日之翼研究和技術項目的所在地，該項目大量參與了未來下一代飛機機翼的設計。但該計劃超越了設計，旨在改進新的機翼制造和裝配技術。
雖然技術細節被嚴格保密，但新機翼的一些可能性已經公開披露，其中最突出的是折疊機翼。這使飛機在飛行中具有更長的翼展，增加了升力并減少了阻力，同時仍使其與機場登機口兼容。
為更節能的飛機提供動力
與機翼類似，幾十年來，航空業通過各種型號的發動機取得了進步，穩步提高了推進系統的燃油效率、性能和安全性。雖然早期飛機的活塞發動機提供了起飛所需的推力，但它們的效率和速度有限。20世紀50年代首次推出的渦輪噴氣發動機永遠改變了航空業，并使其得以在全球范圍內傳播。今天的渦扇發動機提供了更高的燃油效率和更低的噪音，這使其成為現代商用航空的標準。
為了將事情提升到一個新的水平，空中客車公司正在研究一些有前景的發動機技術的潛力。一個主要的競爭者是開放式風扇。開放式風扇發動機看起來與現代渦扇發動機截然不同，因為產生推力的風扇葉片更大，不受吊艙的限制，而吊艙是當前一代發動機中包含風扇的整流罩。這使得空氣能夠有效地通過發動機，從而降低燃料消耗。
空中客車公司正在與推進專家CFM合作開發可持續發動機革命性創新開放式風扇發動機演示器，旨在展示與當今最高效的單通道發動機相比，該技術如何將燃料消耗和二氧化碳排放量降低20%。空中客車公司計劃在本十年末在其A380試飛飛機上對RISE進行飛行測試。
電氣化和混合動力改進
混合動力意味著結合不同的能源，而不是僅僅依賴噴氣燃料。這有幾種不同的形式。首先，下一代空中客車飛機將能夠使用高達100%的可持續航空燃料進行飛行。與傳統噴氣燃料相比，SAF可以減少高達80%的生命周期碳排放，因此這一兼容性標準將成為幫助航空公司實現脫碳目標的關鍵杠桿。
但SAF并不是減少排放的唯一途徑。空中客車公司還致力于推進混合動力電力推進技術，該技術利用電池或燃料電池的電力補充傳統噴氣燃料或SAF的使用。這有可能將飛機的碳排放量減少5%。與混合動力汽車非常相似，電動混合動力汽車可以通過使用浪費的能量為非推進功能提供動力來降低燃料消耗。
EcoPulse演示器是空中客車公司、達赫爾公司和賽峰集團的一個聯合項目，它為在帶有高壓網絡的飛機上使用鋰離子電池提供了重要的見解?？罩锌蛙嚬疽苍谔剿鞴虘B電池的潛力，這可以為下一代飛機提供能量和功率輸出的最佳平衡。這些電池可用于在地面滑行時為飛機供電，以及在飛行過程中為空調系統或照明等機載功能供電。
探索新材料以提高效率
就像機翼和推進系統一樣，自萊特飛行器的木制機身首次使用棉質薄紗機翼飛行以來，用于制造飛機的材料也發生了重大變化。在飛行的最初幾十年里，木材被鋁所取代，而鋁在20世紀80年代開始被碳纖維增強塑料（CFRP）所取代，因為其優越的強度和較輕的重量提高了燃油效率。鈦也在現代飛機中發揮著關鍵作用，因為它足夠堅固，可以用于高應力飛機部件，但重量比鋼輕。
總體而言，材料已經從更弱、更重轉變為現在的高強度和輕質。這導致了安全性、燃油效率和飛機性能的提高。但空中客車公司認為，還需要取得更多進展。一個關鍵的改進途徑是研究生物質復合材料和熱塑性塑料如何取代碳纖維增強塑料，而目標進展不僅限于減輕重量?？罩锌蛙嚬疽苍趯で笫癸w機制造過程更具可持續性——通過選擇更容易回收的材料——并提高效率，減少浪費，加快組裝速度。
這些改進的一個例子是多功能機身演示器，這是空中客車公司在“清潔天空2號”大型飛機平臺下領導的一個項目。使用碳纖維增強熱塑性聚合物復合材料代替CFRP，該演示器以中性成本實現了減重目標，并證明了更高的制造效率。CFRTP也比其他材料更容易重復使用和回收。
飛機系統的演變
20世紀80年代，空客在A320上引入電傳操縱技術，改變了商用飛機市場。通過用數字控制代替機械控制，飛機的安全性、機動性和可靠性得到了提高。電傳操縱很快被整個行業采用，定義了今天飛行的第四代飛機。
雖然電傳操縱現在是行業標準，但這并不是終點?？罩锌蛙嚬菊跒槲磥淼南乱淮鷨瓮ǖ涝O計一個通用的數字平臺，這將確保更安全、更高效的運營。這些未來的系統將是高度互聯和自動化的，由先進的計算機平臺提供動力。這些將允許自動安裝、更新和修改系統應用程序，從而可以立即進行改進以提高性能。與此同時，人工智能支持的處理速度的提高將增加可以安全處理的數據量。這將促進預測性維護，并通過實時信息的可用性增強乘客體驗。
空中客車公司的首要任務是安全，通過為飛行員提供越來越多的自動輔助技術，幫助他們更精確地導航復雜的操作，安全也將得到進一步加強。這種自動輔助也將擴展到駕駛艙外，到地面操作和維護。
原文《 Soaring towards future aircraft 》
楊超凡
