赛峰集团：将航空发动机环保性能不断推向极致

随着民航运输业的迅猛发展和人们环保意识的不断提高，航空排放污染问题也受到广泛的关注。据联合国政府间气候变化委员会统计，目前全球航空运输所释放的碳排放量保守估计约占全球总排放量的2-3%左右。为此，欧洲航空研究咨询委员会（ACARE）设定了2050年绿色航空目标：二氧化碳（CO2）排放量减少75%，氮氧化物（NOx）排放量减少90%，可感噪音降低65%。赛峰集团积极响应这一号召，长期以来坚持不懈地以节能减排保护环境作为其产品开发和创新的重要目标之一，并已经将75%的研发和技术预算投入到寻找更加环保的解决方案。

在高空飞行的航空器通过发动机尾气排出的碳氧化物（COx）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、SO2和固体微粒等物质直接进入大气环境，这是飞机的主要排放来源。同时，推进系统、涡轮喷气机排出热空气湍流的过程，以及涡轮风扇的转子转动等都会发出很大噪音，对机场周围的居民造成噪音污染。

未来发展趋势是进一步提高航空发动机的推重比，改善其可靠性、经济性和环保性，研发安静而清洁的发动机，还要研究多电或全电发动机、智能及新概念发动机。因此，在环保领域的技术创新成了航空发动机制造商不可或缺的一部分。

赛峰集团在航空推进领域不断做出创新努力，旨在发展噪音更低、更节能、更低排放量的飞机和直升机发动机，让空中旅行更加安全且环保。开式转子、高涵道比……赛峰集团打造新一代航空发动机的同时，也着眼于新材料、新工艺的开发与使用。通过使用复合材料，应用3D打印、增材制造等技术生产出的发动机零件更轻、更坚固，通过为最终装配的飞机“瘦身”，不仅节省了油耗，也降低了温室气体的排放，推进航空发动机向性能更环保这一目标更迈向前。

飞机发动机领域的极致追求

由赛峰集团与GE公司50/50平股合资公司——CFM国际公司生产的CFM56发动机于1982年投入使用，并成为了民航史上最畅销的发动机。CFM56发动机是一款在技术上取得了巨大突破的产品，其在油耗、性能和污染物排放等方面，都比当时最先进的发动机优出20%。由CFM56-3发动机为动力的波音737飞机于1985年交付给中国云南航空公司和中国西南航空公司，CFM由此成为最早支持中国航空公司的西方发动机制造商之一。

CFM56发动机

继CFM56发动机之后，赛峰集团再接再励。2016年，CFM56发动机的继任者 - 新型LEAP发动机投入运营。LEAP发动机具有高性能、经济性和环保性，是商用航空史上订单增长速度最快的发动机。同现有发动机相比，其油耗和二氧化碳排放量可降低15%，氮氧化物（NOx）排放量比CAEP/6标准减少50%，并且可以显著降低地面噪声。而且，所有这些技术都将延续CFM发动机优异的高可靠性和低维护成本。LEAP发动机拥有三种型号，分别被世界三大飞机制造商选用。2009 年，LEAP-1C 发动机，作为LEAP 家族中首任成员，被中国商飞选中成为来自西方的唯一动力装置，为C919 单通道客机提供动力。

LEAP发动机

特别值得一提的减噪领域，过去四十年在发动机方面取得的进步主要得益于通过扩大涡扇发动机的直径，从而提高涵道比（热气流和冷气流之间的关系）的方法。这种措施降低了排出空气的速度，所以减少了涡轮喷气机的噪音。我们认为，在过去四十年飞机对地面的噪音污染整体下降了75%，CFM56发动机和新型LEAP发动机已将飞机噪音平均降低了12分贝。现今，赛峰集团的工作更专注于降低涡扇发动机本身产生的噪音。目前我们根据噪音产生的物理机制进行建模，优化转子形状，并提高短舱内壁和发动机机匣上所安装吸音材料的功效。

不仅如此，赛峰集团还大胆设想未来，研发探索面向未来的新一代推进解决方案。超高涵道比发动机（UHBR）属于传统涡扇发动机构型，但涵道比更高，为15：1或更高。风扇模块的主要部件使用更轻、更坚固的复合材料。在此种类型的构型中，低压涡轮通过使用先进的3D航空设计和陶瓷基复合材料进行了优化。超高涵道比发动机可将油耗降低5%-10%，并且可以轻松集成到现今的飞机上，它将是飞机制造商面向2025年的可靠解决方案。同时，赛峰集团也在研究分布式、电动式和混合动力推进系统。

特别值得一提的还有开式转子发动机。2017年10月，赛峰集团成功进行了开式转子发动机验证机的首轮测试。开式转子验证机通过欧洲庞大的“洁净天空”研究计划开发，是赛峰集团研究和技术工作的战略重心，也是赛峰集团为满足飞机制造商面向2030年未来需求，而开发的推进系统的关键组成部分。“开式转子”，顾名思义，这是一种采用两个反向旋转的开式风扇叶片的创新性结构。与目前的CFM56发动机相比，油耗和二氧化碳排放量可降低30%。该验证项目由赛峰集团牵头，于2008年发起，迄今为止已取得多项重大阶段性进展，包括在法国航空航天研究机构ONERA进行风洞测试，2015年组装验证机以及2017年5月开始在露天试车台进行地面试验。来自欧盟委员会的Clara de la Torre先生曾表示：“开式转子标志着航空工业向前迈进了一大步，因为它解决了两个主要难题：降低油耗和提高环保性能。”

开式转子发动机

赛峰集团还在研究面向2040–2050年的未来发动机概念，如分布式推进、混合动力推进和边界层吸入。同时，飞机制造商们正在研究创新的商业客机概念。飞机和发动机的架构有着非常紧密的相互依存关系，因此未来的推进系统将需要战略性地放在机身上，以实现最高性能与最省燃料的机身与发动机组合。未来发动机架构的选择将与飞机制造商密切合作。

80年代

CFM56发动机投入使用，在油耗、性能和污染物排放等方面比当时最先进的发动机优出20%。

2016年

LEAP发动机投入运营，同现有发动机相比，其油耗和二氧化碳排放量可降低15%。氮氧化物（NOx）排放量比CAEP/6标准减少50%，并且可以显著降低地面噪声。

面向2025

研发超高涵道比发动机，计划将油耗降低5%-10%。

面向2030

研发“开式转子”发动机，与目前的CFM56发动机相比，油耗和二氧化碳排放量可降低30%。

面向2040-2050

研发未来发动机概念，如分布式推进、混合动力推进和边界层吸入。

直升机发动机领域的极致追求

除了飞机发动机外，赛峰集团开发了一系列可提供更强动力、更低油耗和更少污染排放的直升机发动机。赛峰集团的直升机发动机技术在过去50年中已经取得了巨大的进步：在动力实现两倍增长的同时，油耗降低了40%。为降低发动机的使用成本，改善燃油消耗量，赛峰直升机发动机公司正在研究压缩比极高的新型压气机，以改善其发动机架构。

这项努力的早期成果可在阿拉诺（Arrano）发动机上体现，与目前的发动机相比，阿拉诺发动机的燃油消耗降低了15％。阿拉诺系列发动机的功率范围为1100-1300轴马力，专为2-3吨级单发直升机或4-6吨级双发直升机设计。阿拉诺发动机极大地有助于提高新一代直升机的性能（在航程和有效载荷方面），有助于减少环境足迹。此外，阿拉诺发动机的设计简约，具有整体尺寸小、便于维护、简化维修等特点。

阿拉诺（Arrano）发动机

2017年10月，赛峰集团发布了其全新的阿内托（Aneto）系列大功率发动机。该系列产品采用突破性技术，专为超中型和重型直升机市场而设计，其研发工作是赛峰直升机发动机公司研发路线图的一部分。阿内托系列将推出多个型号，涵盖从2500到3000轴马力以上的功率范围。阿内托发动机系列产品具有优异的功率容积比，功率比传统发动机高出25%，能更加从容地应对需要高功率的严苛条件，如海上、搜索救援、灭火或军事运输，在“高温高原”条件下表现也同样出色。Tech 3000技术验证机是阿内托系列产品的重要构件。通过该验证机，赛峰直升机发动机公司验证了其设计和技术能够使燃油经济性比目前的高功率发动机产品提高15%。根据功率要求和投入使用的时间表，这些新技术将逐渐应用于阿内托产品，从而提升产品性能和有效载荷，并减少环境足迹。

阿内托（Aneto）发动机

在中国，赛峰集团与中国航发东安公司合作研发1500~2000轴马力级别的新一代涡轴发动机 - 涡轴16发动机，也称为阿蒂丹3C发动机，为2016年成功首飞的AC352直升机提供动力。涡轴16发动机采用了非常紧凑的模块化结构，具备同级别发动机中最佳的功重比，和较低的购置成本。与同级别发动机相比，涡轴16发动机油耗可降低10%。

涡轴16发动机

创新研发，步履不停。赛峰集团已经开始着手研发面向2020至2050年的创新新技术，以迎接即将到来的技术革新。譬如，伴随着发动机电子辅助设备的引入，赛峰直升机发动机公司正在研发一些混合式概念，预计将在未来15年推向市场。“经济模式”可以让直升机在巡航状态下使两台发动机中的一台暂停运行，借此可以节省约15%的燃油。

赛峰直升机发动机公司研发的分布式推进系统，其产生的总动力被分布至多个旋翼，每个旋翼可以为直升机提供一部分升力。在这些概念里，通过借助当前使用的燃气机来驱动一个发电机，产生运转多个旋翼所需的电力。

赛峰直升机发动机公司于2019年6月完成其Tech TP的首次地面试车，这是一款基于阿蒂丹3（Ardiden 3）涡轴发动机的涡轮螺桨发动机技术验证机，是作为“欧盟地平线2020研究和创新计划”的一部分而开发的。Tech TP的目标是验证开发新一代涡轮螺桨发动机所需的技术，其结构紧凑、重量轻，与目前的发动机相比，燃油消耗和二氧化碳排放量降低15％。Tech TP将成为开发阿蒂丹3涡轮螺桨版本发动机的基础，通过利用欧洲合作伙伴的技术，为融入到未来的飞机设计中做好准备。Tech TP技术在未来几年进入市场后，能提供更高的性能、更具竞争力的运营成本和低环境足迹。

长期以来，赛峰集团以发动机为研发重点之一，通过一系列飞机和发动机相关的技术解决方案，以实现节能减排和优化空中交通的目标。为了研发更加高效、更具生态效益的推进系统，赛峰团队正在开辟多条前景光明的路线。这些颠覆性发动机是精心设计的杰作。工程师们必须顾及大量的复杂要求，而且还必须将飞机视为一个统一的整体，因为唯有如此，才能找出最佳的折中方案。为实现这一目标，赛峰专注于协同创新。我们不仅参与了多个大型研究项目，而且与飞机制造商等业界伙伴进行了通力合作。通过不竭的努力，我们有希望在不久的将来将“清洁飞行”的梦想变为现实。