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提高燃油效率 解读未来航空工业三大关注领域

2013年06月13日 14:37 来源: 中国新闻网 【字体:

  中新网6月13日电 据中国国防科技信息网报道,未来二十年航空工业面临的最大挑战是如何提高燃油效率。随着全球需求的增长以及新能源的缺乏,石油存储量正在以超前的速度消耗,使用成本也不断增长。为了交付更高效率的飞机,工程师通常关注三个领域:改善气动剖面和机翼结构、降低重量以及采取提高燃油效率的发动机设计。

  气动性能的改善和重量的降低受到当前技术工程能力和材料特性的限制,近期很难有较大突破。近些年来提高燃油效率的一个最简单方法是综合采用更低的阻尼系数剖面以及提高发动机的燃烧温度。但是工业界在推行这种方法时面临着一些障碍,由于发动机中普遍使用的金属材料最高温度阈值是2200°F(1204℃),因此简单地提高燃烧温度或冷却发动机内部气流所能取得的效果非常有限。对于军用和民用飞机来说,当前一代的发动机设计技术已经无法带来本质性的改善。工业界面临的问题是在设计面临限制的同时如何继续改善发动机使用。

  工程解决方案

  为了设计能够超越这些局限性的发动机,目前全球航空发动机制造商的研发团队主要有两个方法。第一种方法是对发动机内部气体进一步冷却,而这主要要求一种全新的、改进的发动机结构体系。

  第二种方法是研制能够超出合金材料温度限制的新材料。最可行的新材料是陶瓷基复合材料(CMC),这种材料具备远超出当前材料的耐高温能力。目前CMC正在被引入,并已经在CFM国际公司——美国通用电气(GE)公司和斯奈克玛(Snecma)公司联合投资体——研制的CFM LEAP高涵道比涡扇发动机上得到应用。初步试验结果非常乐观,耗油率降低了16%。但这只是一个初步尝试,CMC将提供的全部益处还有待拓展。如同所有在航空工业有应用潜力的材料一样,在其研制的早期阶段需要开展大量试验。

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