派克漢尼汾: 低碳飛行 “輕裝”上陣
引擎呼嘯,銀翼翱翔。現(xiàn)代航空工業(yè)將人類社會帶入一個彼此之間距離更近的世界。龐然大物們的空中飛行,依托于強(qiáng)大的動力來源,也意味著大量的碳排放。以民航客機(jī)為例,每次飛行,都會消耗幾噸到幾十噸,甚至上百噸燃油。
全球氣候變暖以及環(huán)境污染的加劇,使得航空領(lǐng)域的碳中和迫在眉睫。在2021年10月的國際航空運輸協(xié)會(IATA)第77屆年會上,IATA各成員航空公司一致同意,到2050年實現(xiàn)碳凈零排放。這意味著,航空動力系統(tǒng)也亟需在輕量化、燃油效率等方面不斷創(chuàng)新。
作為航空發(fā)動機(jī)客戶尤為信賴的合作伙伴,派克漢尼汾(以下簡稱“派克”)不僅自身承諾到2040年實現(xiàn)運營碳中和,也一如既往地憑借積極、開放的創(chuàng)新思路,持續(xù)推動綠色科技在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域發(fā)揮作用,為這一市場帶來其渴求的產(chǎn)品,與客戶并肩共同降低碳排放的影響。
航空發(fā)動機(jī)是一種高度復(fù)雜和精密的熱力機(jī)械。作為運動與控制領(lǐng)域的先行者,憑借工程專業(yè)技能以及廣泛的核心技術(shù),派克可為其提供的產(chǎn)品及組件涵蓋液壓、燃油、油箱惰化、流體傳送、熱能管理、氣動和滑油系統(tǒng)等多個領(lǐng)域。從引入復(fù)合材料制造發(fā)動機(jī)滑油箱,到研制成功新型緊湊型熱管理設(shè)備,派克的工程師們結(jié)合自身技術(shù)實力,通過持續(xù)創(chuàng)新,不斷在各個細(xì)節(jié)上帶來卓有成效的提升,幫助實現(xiàn)減重減排,努力讓航空發(fā)動機(jī)更高效和環(huán)保。
滑油產(chǎn)品
輕量化一直是航空領(lǐng)域重點關(guān)注的技術(shù)之一?!芭煽擞詈缴钪獪p重是減排的第一步,飛機(jī)自身重量減輕后,消耗的燃油減少,排放物也能隨之減少?!迸煽擞詈饺?xì)廨啓C(jī)燃油系統(tǒng)分部商務(wù)拓展經(jīng)理Rick Mossey介紹,基于這樣的理論基礎(chǔ),派克致力于采用輕型材料,在業(yè)內(nèi)推出復(fù)合材料滑油箱。與傳統(tǒng)滑油箱比較,復(fù)材油箱的重量可以減輕40%。
除了復(fù)材油箱,派克還采用成熟的除霧技術(shù)減少發(fā)動機(jī)油氣的泄漏。該除霧技術(shù)原本由派克Racor事業(yè)部研發(fā),用于工業(yè)領(lǐng)域;面對客戶需求,派克積極將該技術(shù)延伸到航空領(lǐng)域,用于分離滑油系統(tǒng)排放氣體中的微小油滴,將離析出的油滴導(dǎo)回滑油系統(tǒng),避免向大氣中擴(kuò)散。憑借這樣的前沿應(yīng)用思路,派克的解決方案為航空滑油油氣減排領(lǐng)域作出積極貢獻(xiàn)。
在發(fā)動機(jī)潤滑領(lǐng)域,派克宇航的另一項創(chuàng)舉是在真實的工況下優(yōu)化整個滑油系統(tǒng),利用測試臺架靈活調(diào)配整個滑油系統(tǒng),精準(zhǔn)滿足客戶需求,并達(dá)到輕量化要求。
燃燒技術(shù)
發(fā)動機(jī)燃燒室是派克宇航工程師特別關(guān)注的領(lǐng)域,大量創(chuàng)新設(shè)計正在成形。在眾多項目中,生態(tài)油箱是一大新亮點。
生態(tài)油箱是派克提出的概念,油箱安裝在發(fā)動機(jī)燃燒室下方,用于發(fā)動機(jī)關(guān)閉后收集和存儲未消耗燃油,并送回主油箱。如不安裝生態(tài)油箱,未消耗的燃油會積攢在燃油噴嘴內(nèi),層層沉積后產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象,繼而影響燃油霧化性能。采用生態(tài)油箱對未消耗的燃油進(jìn)行回收,可以避免結(jié)焦現(xiàn)象產(chǎn)生,使燃油噴嘴保持在極高的效率,讓燃燒更潔凈,排放更少。此外,生態(tài)油箱還能防止外溢燃油擴(kuò)散,污染外界環(huán)境。
燃油噴嘴的設(shè)計是派克工程師減少發(fā)動機(jī)排放的另一個著力點。派克與客戶密切合作,通過采用增材制造技術(shù),研發(fā)了油氣混合比更優(yōu)秀,液滴大小更均勻,質(zhì)量更輕的先進(jìn)霧化噴嘴。通過精確控制噴嘴變量,派克得以幫助客戶滿足日益嚴(yán)苛的一氧化碳、二氧化碳和氮氧化合物排放標(biāo)準(zhǔn)。與此同時,增材制造技術(shù)還精簡了制造流程,減少了傳統(tǒng)連接技術(shù)的使用,進(jìn)一步幫助降低了發(fā)動機(jī)排放對環(huán)境的影響。
傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)燃油總管由硬管和接頭系統(tǒng)組成,圍繞著燃燒室安裝。如今,派克采用宇航集團(tuán)Stratoflex產(chǎn)品事業(yè)部更為柔韌、耐高溫的燃油管路,以替代原先的硬管系統(tǒng),在應(yīng)對振動載荷方面非常有效。由于系統(tǒng)支架的減少,其重量也進(jìn)一步減輕,帶來的收益非常顯著。
熱管理效能
在熱能管理方面,派克同樣以新穎的解決方案為客戶提供強(qiáng)大的支持。
航空發(fā)動機(jī)內(nèi)的熱環(huán)境非常嚴(yán)苛,主要用熱交換器為發(fā)動機(jī)散熱。為處理嚴(yán)苛高溫,傳統(tǒng)的熱交換器體積很大。派克運用macrolamination超層疊技術(shù)研發(fā)制造出緊湊型熱交換器,折疊尺寸比高達(dá)30∶1。這種熱交換器尺寸更小,重量更輕,可以在發(fā)動機(jī)可選空間內(nèi)靈活安裝,同時,其強(qiáng)大的散熱能力可將熱管理效能提高40%。此外,這種設(shè)計思路的緊湊型熱交換器還能有效減弱散熱器本身對發(fā)動機(jī)旁路氣流的干擾。
派克深知,細(xì)節(jié)決定成敗。每一個細(xì)節(jié),都有不斷加以完善的空間。派克與航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的客戶長期攜手創(chuàng)新,通過多項派克產(chǎn)品和技術(shù)解決方案,積極推進(jìn)航空發(fā)動機(jī)減重減排,共同為實現(xiàn)航空領(lǐng)域的碳中和作出貢獻(xiàn)。(徐俊霞)
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