【专访】解读RISE项目：新一代窄体客机必将需要革命性的新一代航空发动机
导读：近日，CFM国际公司宣布推出新一代的开式风扇航空发动机验证项目RISE，作为其窄体客机动力LEAP发动机的继承者，并承诺在LEAP发动机的基础上再带来20%效率的提升，给航空界带来了不少的轰动。近日， GE中国总裁兼GE航空集团大中华区总裁、CFM大中华区总裁向伟明先生对RISE项目进行了详细的介绍，下面是两机动力控制小编带来的专访。
RISE项目背景：减排脱碳
近年来，全球气候问题越来越成为社会热议与关注的焦点，由之带来的全球性影响正促使各行各业加快减少碳排放的步伐。航空业作为目前增长最快的运输行业，正式提出了“到2050年，二氧化碳排放量减至2005年的一半”的承诺。
前几日，GE公司也做出了承诺：2030年实现自身运营碳中和，力争2050年成为范畴3（其他间接排放）净零公司，投入能促进全球脱碳和可持续发展的创
新技术。
在此背景下，6月14日，两大航空发动机领域的技术领袖，GE集团与赛峰集团不仅将双方基于CFM的合作关系延长到了2050年，还正式宣布了双方为致力于实现航空业减排承诺而共同启动了一项突破性的技术研发项目——CFM的RISE技术验证项目。
值得声明的是，RISE并不是指下一代发动机的具体型号，而是一个催生下一代发动机型号的验证项目，通过未来十年验证一系列的全新颠覆性技术，来实现较现役发动机减少20%以上的油耗和碳排放，并与100%可持续航空燃油和氢等替代能源兼容，同时这些新研技术也可以应用到现役的LEAP等发动机的持续改进上，产生更高的可持续效益。
据向伟明先生介绍，RISE项目至少涉及混合动力、复合材料风扇叶片、增材制造，以及300多个独立的组件、模块和完整的发动机架构的开发与验证。该项目验证机计划将于本世纪20年代中期试验，并最终根据关键技术的成熟度，其定型型号在2030年代中期正式投入使用。
RISE项目拟验证的关键技术。
RISE项目的核心：开式风扇架构
开式风扇架构不同于之前的任何民用涡扇发动机架构，为发动机总体架构带来了革命性的改变，但也被业内认为是一种激进的技术路线，毕竟之前客机动力市场上还没有过这种产品正式投入商业运营。
向伟明先生表示，CFM国际公司的专家已经对此进行了充分的论证，认为开式风扇架构是未来航空动力最高效且最具有可持续性的选择之一。首先纵观航空推进系统的演进历史，支持更大尺寸风扇和更高涵道比的新技术是实现效率突破的关键所在，而开式风扇避免了风扇的物理尺寸受到风扇机匣的约束。其次，CFM国际公司选择聚焦窄体客机动力，使得开式风扇的叶片尺寸又不必过长，也会使用复合材料来制造风扇叶片。最后，就是赛峰和CFM国际公司在开式风扇上的数十年来的技术沉淀。
20世纪80年代以来，CFM国际公司就始终致力于推动先进发动机及其技术的研发，不断挑战创新极限，在可靠性、利用率、减排和总体拥有成本等方面为客户创造最大化的价值，促进了行业的稳步发展。过去40年里，凭借持续的技术突破，CFM发动机已在油耗和碳排放上较上一代发动机累计减少了40%。
在上世纪80年代，GE公司携手赛峰集团合作研发的GE36无涵道发动机(UDF)诞生，然而，由于之后石油价格的大幅下跌，客户兴趣减弱，以及受当时技术限制无法达到可接受的噪音水平等种种因素，GE36未能正式投入商业运营。
2017年，由赛峰集团联合GE的Avio Aero公司合作研发出的反向旋转开式转子(CROR)发动机，与如今的发动机相比，CROR无论是在油耗还是碳排放方面的改进都十分显著，开式风扇架构得到了进一步的完善与发展。
混合动力在窄体客机发动机上的首次应用
除了开式风扇架构以外，RISE 项目还将涵盖混合动力的研发，通过集成燃气轮机和电动马达来实现类似汽车行业的混合电动，这是实现降低航空运输碳排放目标的关键技术之一。
如果这项技术能够成功实施，CFM公司将有望成为首家在单通道飞机发动机领域引入混合动力的公司。
从RISE 项目的介绍资料来看，这个可能涉及关键的大功率嵌入式发电机技术，具有极大的挑战。
向伟明先生也坦承，目前还没有这方向详细的技术信息可供披露，但是GE和赛峰集团具备在电气工程、制造、配电和发电以及先进材料研究方面的全球性领先经验，并且在投入使用前还有10余年的研发验证时间来完善混合动力方案。
可持续航空燃料(SAF)和氢燃料
为确保新一代发动机与可持续航空燃料(SAF)和氢能源的兼容，RISE项目小组还将携手业界伙伴，加速推动100%可再生航空燃料的认证与使用。
自2006年以来，CFM国际公司已在众多地面和飞行试验中使用可持续航空燃料，其客户已经使用目前批准的SAF混合燃料进行了数十万次商业飞行
作为RISE技术项目的一部分，工程小组将研发100%使用可持续航空燃料（SAF）和氢能源的可行性。
一旦这些100% SAF能源得到航空管理部门的批准，CFM国际公司今后研发的发动机都将与此类燃料兼容。
此外，为确保新一代发动机与可持续航空燃料(SAF)和氢能源的兼容，RISE项目小组还将携手业界伙伴，加速推动100%可再生航空燃料的认证与使用。
发动机和飞机集成
飞机制造是项庞大而复杂的系统工程。下一代开式风扇架构发动机可采用高翼吊、低翼吊或尾吊三种形式与飞机进行整合。
如果按照目前的飞机设计方案，采取高翼吊安装，则噪声可能会急剧增大，这就可能需要在飞机上增加额外的消音装置；采取低翼吊安装，则需要更大的起落架；如果安装在机身后部，则要求的机身进行特别加强，这都会增加结构重量。
因此，这种新型设计必须与飞机制造商进行更紧密的合作，才能充分优化先进架构发动机装机后的性能。这将对飞发协调、甚至发动机的运营和维修整个体系都带来巨大的改变。
向伟明先生解释称，CFM国际公司对未来航空的预测是必将革命性的改变，要实现航空业脱碳的目标，下一代的飞机必然是革命性的全新设计，如果进队现有机型作改良或换发是很难实现这样跨越式的减碳目标的。因此CFM国际公司提前启动，确保下一代的飞机研制的时候，下一代发动机也已经就绪。
小结
总之，未来航空业的进步也将更加依赖整个航空生态链的密切合作。如今，GE航空集团已同全球各国建立了牢固的合作伙伴关系，携手美国联邦航空局（FAA）和美国航空航天局（NASA），通过CLEEN计划（即持续降低能耗、排放和噪音计划）推动可持续航空技术的研发。赛峰集团也与Avio Aero公司一同参与了欧洲清洁航空研发项目，共同致力于推动实现行业可持续发展的目标。
在航空业处于转型发展关键期的今天，深谙创新之道的CFM坚定地将目光投向了未来，推出RISE技术验证项目。未来，当凝聚着技术突破与创新的新一代发动机飞向蓝天之时，相信生生不息的航空探索精神也将再次助力航空业续写新章。
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