未來10年的商業航空和復合材料

 《航空周刊》討論了波音公司的全復合材料飛機、空中客車公司的新型復合材料機翼以及可持續發展推動的趨勢——復合材料是未來航空業的關鍵推動因素。在近的文章“未來10年商業航空的期望”中,《航空周刊》的編輯討論了當前的大趨勢 ,包括波音 - 空客雙頭壟斷的動態以及減少CO的驅動力2排放 , 可能影響未來十年的新飛機設計和生產,包括先進空中機動性(AAM),區域和單通道部門。盡管空中客車公司占據了窄體飛機市場60%的份額-歐洲原始設備制造商需要避免傲慢和失誤-寬體飛機的市場份額完全相反,但在這里,波音公司必須克服生產挑戰,將訂單轉化為交付。

波音公司的新飛機?

跨音速桁架支撐翼飛機

藝術家對波音跨音速桁架支撐翼(TTBW)飛機的概念。圖片來源:“NASA計劃進行亞音速飛行演示器”

如果波音公司確實追求全新的飛機設計,那么列出的可能性包括對其新型中型飛機(NMA)開發的返工。在737 MAX危機期間基本上被擱置,以前的多年工作可以重新制定為737-9和757之間的單通道,并在2030年代初投入使用(EIS)。然后,這可能為在2035-40年推出較小的100-180座單通道鋪平道路。后者可能使用波音公司的跨音速桁架支撐翼(TTBW),自2010年代以來一直在研究。航空周刊在三月份報道說,波音公司正準備提交其TTBW,以回應NASA六月份向其可持續飛行演示者計劃提出提案的請求。目標是合作伙伴建造一架全面的技術演示器X飛機,該飛機可以在2026年之前飛行以測試新的綠色技術。

 

 

 

圖片來源:波音航空,航空周“波音的數字設計新客機計劃面臨漫長的道路”

《航空周刊》的編輯認為,波音公司的這兩架潛在飛機都將與可能來自CFM的RISE計劃的發動機復合,該計劃旨在展示先進技術,將燃料和一氧化碳減少20%2排放。雖然RISE初的目標是開放式風扇設計(無機艙),但它將追求一系列技術,包括齒輪風扇,先進材料和更多電氣功能。

然而,波音公司席執行官大衛·卡爾霍恩(David Calhoun)表示,在該公司能夠實現其向基于模型的系統工程(MBSE)的數字化轉型中的關鍵里程碑之前,不會有全新的飛機,從軍用飛機(例如T-7A高級教練機)擴展到商用飛機(參見“波音的數字設計新客機計劃面臨漫長的道路”)。據《航空周刊》報道,目標至少還有兩年時間,并指出,對于T-7A計劃,“MBSE使次通過質量檢查的零件數量增加了75%,開發周期時間縮短至僅36個月,并且由于使用了全尺寸確定裝配技術,裝配時間縮短了80%。

 
 
 

“他們可能終必須建立一個NMA和MAX替代品,”航空業咨詢公司Avitas(美國弗吉尼亞州尚蒂伊)的高級副總裁Adam Pilarski說?!逗娇罩芸返奈恼吕^續寫道:“波音公司的NMA研究在過去幾年中放緩,但默默地繼續,瞄準了757更換市場,現在正迅速成為空中客車A321XLR市場??紤]到波音公司現在必須解決的所有問題 - 787生產,777X認證,737 MAX爬坡,供應商挑戰 - Pilarski預計OEM不會快速行動。“他們將在三年內推出一些東西,”Pilarski預測,這可能會導致到2032年出現EIS。另一位行業高管表示,波音公司沒有三年時間,但必須在12-18個月內推出A321XLR的競爭對手。

作為潛在新飛機計劃開發的一部分,波音公司的另一個核心要求是一種新的,更高效的發動機 - 據《航空周刊》報道,這種發動機可將燃油消耗減少20-25%。如果沒有這種燃料成本節約,新飛機的價值主張將受到嚴重侵蝕。

空中客車公司的新飛機?

《航空周刊》推測,空中客車公司正試圖避免推出一架新的客機,至少在其ZEROe氫飛機之前不會,該飛機定于2035年用于EIS。然而,如果波音公司推出一架新飛機,那么空中客車公司可能不得不做出反應,因為架ZEROe飛機很可能位于窄體市場的底端。

空中客車的明日之翼組裝

明日之翼組裝。圖片來源:空中客車

市場預計空中客車公司將轉而推進現有飛機的新衍生產品。AvWeek報道稱,該OEM對“A322”有戰略選擇,這是一種進一步延伸的A321neo,帶有新發動機和新的復合材料機翼,其技術開發工作基本完成。

 
 
 
 
吉凱恩宇航幫助英國航空業建立H2基礎設施

吉凱恩航空航天公司與空中客車,易捷航空,布里斯托爾機場等一起,成立了Hydrogen South West財團,以在英國開發凈零基礎設施 圖片來源:GKN Aerospace

這里的參考是明日之翼(WOT)計劃,CW對此進行了廣泛的報道,包括:

請關注CW中關于后一項以及GKN Aerospace現已制造并交付給空中客車的18米翼梁的未來文章。

 
 
 
 

渦輪螺旋槳飛機、可持續性和 UAM

《航空周刊》報道稱,為了實現2050年的零排放目標,航空業必須在未來10年內在多個方面取得重大進展。關注在中長途飛機以及新型零排放電動和氫動力支線飛機中越來越多地使用可持續航空燃料(SAF)。歐洲和美國的許多初創公司都在追求后者:

改裝的9座和19座支線飛機將于2025-26年開始飛行,計劃到2030年將新的40-80座電動,混合動力和氫能飛機帶入區域市場?!逗娇罩芸返奈恼路Q,他們的成功取決于那些通過認證生存下來的初創公司,并兌現降低運營成本的承諾,這將使區域航線再次變得經濟。

 
 
 
 

恢復區域航線的問題是關鍵,因為美國的主要航空公司放棄了較小的機場,理由是它們無力賺錢。AAM可以為隨著主要航空公司放棄區域航線而擴大的市場漏洞提供非常必要的解決方案。正如CW在2022年3月關于區域空中機動性的專欄中所解釋的那樣:

顯示生產/開發中的支線飛機的圖表

圖片來源:Avascent

"...燃油價格上漲使得區域運營對于運力有限的小型飛機越來越無利可圖,迫使航空公司轉向大型飛機或只是取消服務。例如,2005年至2018年間,座位少于50人的商用飛機在北美飛行的獨特航線數量下降了40%。2.

 
 
 
 

美國聯合航空公司席執行官斯科特·柯比(Scott Kirby)在2021年7月表示,“我們正在為[如何為小城市服務]而苦苦掙扎。我們覺得有義務保持社區聯系,但經濟學終不會起作用......“”

文章接著討論了+70和<50個座位的支線飛機的經濟性,結論是,“......在新型復合材料設計和制造的支持下,成功實施新的推進技術,有可能振興區域航線網絡,并為供應商提供長期的高端市場機會。

 
 
 
 
零排放渦輪螺旋槳飛機

比噴氣發動機更輕,更省油,更具成本效益,渦輪螺旋槳飛機用于未來的零排放飛機概念,由巴西航空工業公司,FlyZero,空中客車和電氣航空集團(EAG)開發(左上角,順時針)。圖片來源:Embraer,FlyZero,Airbus和EAG。

這種迫在眉睫的復興也在推動渦輪螺旋槳飛機的復興。巴西航空工業公司正在研究一種新型但傳統的渦輪螺旋槳飛機,有兩個版本——70座和90座——目標是在2023年做出堅定的決定,到2027-28年做出明智的決定。據報道,ATR正在開發一種改進的ATR 42/72 EVO系列,該系列具有低排放兆瓦級混合動力電力推進系統。

 
心臟航空航天ES-19電動客機

ES-19電動客機的目標是到2026年實現商業用途。圖片來源:Heart Aerospace

 

其他項目包括D328eco,這是Dornier 328的現代化40座版本,由德國飛機公司和瑞典初創公司Heart Aerospace開發,后者計劃到2026年交付架經認證用于商業用途的ES-19(19座)電動客機。渦輪螺旋槳飛機的這種復蘇可能會給復合材料螺旋槳葉片制造商帶來福音。觀看CW在2022年8月號上的Dowty Propellers(英國格洛斯特)之旅。

 
 
 
 

因此,復合材料是商業航空未來的關鍵推動因素,是機身和電動動力總成輕量化以滿足所需航程和乘客/貨物容量所必需的,同時也是提供氫燃料的安全儲存和安全監管,在熱失控的情況下強制控制電池。后者在汽車電動汽車(EV)中廣為人知,但對飛行中的電動汽車的要求卻越來越高。