巨人背后的推手

近几年，制造商对于下一代飞机各种天马行空的设想层出不穷，从全透明客舱到电推进飞机，从变形机翼到开式转子发动机，所有这些都将让下一代飞机与在役飞机相比实现质的飞跃。然而，无论主制造商还是发动机制造商，要想实现这些天马行空的想法仅凭一己之力是不可能的，在它们的身后是美国航空航天局（NASA）和欧盟智囊团持续不断的大力支持。如今，这两大智囊团也在暗中较劲，加足马力研发“改变游戏规则”的新技术，以帮助各自的企业捍卫在民机领域的霸主地位。

欧盟调整研发方向

据《航空周刊》报道，近几年随着无人机、电动飞机、数字化制造技术的快速发展，欧盟不得不顺势对其航空研究计划进行重新规划与调整。

2011年，欧盟下属的欧洲航空研究和创新咨询委员会（ACARE）发布了《欧洲航空2050展望》，提出了到2050年将航空业二氧化碳排放降低75%，氮氧化物排放降低95%（相比2000年水平）的发展目标。2012年，ACARE又发布了实现上述目标的技术路线图，即战略研究和创新议程（SRIA）。在上述纲领性文件的指导下，欧盟确定了在“地平线2020计划（2014～2020年，相当于第8框架计划）”下航空领域的投资重点，部署了投资40亿欧元的“净洁天空计划2”以及15亿欧元的单一欧洲天空空中交通管理研究计划（SESAR 2020）。但从目前来看，这些计划似乎并没有跟上航空业快速发展的步伐。因此，2015年11月末，欧盟开始敦促ACARE更新2012年发布的SRIA。

根据欧盟委员会的提议，新的航空发展战略首先需要回答如何利用好无人机的问题。尽管欧洲在商用小型无人机领域已经取得了不错的成绩，但是其与美国一样面临着空域安全问题。因此，欧盟希望新的战略规划能够让欧洲航空安全局（EASA）更多参与进来，从而更好地实现对无人机的管控。同时，结合原有的“地平线2020计划”，EASA和SESAR项目将继续加大对无人机项目研制经费的投入。

此外，调整后的研究计划还将对“净洁天空计划3”作出规划。由于最初的“净洁天空计划”有很大一部分内容是为空客全新窄体客机服务的，但空客选择了对现有A320进行换发，这使得欧盟推迟了包括层流机翼和开式转子发动机等新技术的研发进度。有专家指出，放缓技术创新的脚步对于企业来说会带来很多潜在风险。当客户需要新一代飞机时，如果相应的技术无法满足技术成熟度的要求，将会使企业付出损失市场占有率的惨重代价。实际上，在“净洁天空计划2”中，空客和罗罗已经加速了包括层流机翼和开式转子发动机等前沿技术的研发速度，但显然欧盟对此并不满意。欧盟最新的信息显示，更新后的航空发展规划预计将于2017年年中发布。

强有力的后盾

对于欧洲航空工业来说，欧盟的角色更像一个大家长，对区域内各国的航空技术资源进行整合与配置，从而为区域内的企业提供创新的源泉。

正在进行中的“净洁天空计划2”中的多个子项目就汇聚了区域内多家企业的核心研发能力，为空客2030年左右将要推出的下一代窄体客机铺路。

据《航空周刊》报道，“净洁天空计划2”的目标是在一个集成环境和工作条件接近飞机实际工况的情境下，采用能充分体现机身结构创新的平台，对飞机的系统设计和功能进行最终的验证，将相关技术的成熟度推向6级，以保障2030年左右即将投入市场的新飞机的安全性。其具体研究项目包括创新的飞机结构、更高效的机体以及能够减少产品进入市场的时间和增强欧洲对低成本劳动力市场竞争力的新制造工艺。

“净洁天空计划2”研制的结构创新验证平台（IADP）共有3个，分别是大型客机、支线飞机和高速旋翼机。此外，“净洁天空计划2”中还开展了技术成熟度稍低一点的综合技术验证（ITD），主要包括3类，分别是新型飞机结构、新型发动机和新型机载系统和设备。

针对空客的下一代窄体客机，“净洁天空计划2”的创新型研究包括了方方面面。例如，在气动外形方面，将开展跨声速柔性机翼和新机身外形的研究，关注采用丝束曲线铺放复合材料进行气动结构设计，同时采用低密度和多功能材料改善金属机身设计。该计划将对复合材料翼盒和部分机身进行地面演示验证，未来这种结构组合极有可能成为下一代窄体客机采用的结构形式。在新材料方面，该计划则将为A320替代机型生产全新的低成本复合材料结构翼盒。

在动力方面，“净洁天空计划2”也投入了巨大的人力和财力。去年12月末，德国MTU公司的一台验证机在位于慕尼黑的试车台开始运转，该发动机是在普惠PW1500G基础上改进而来的，是欧洲“净洁天空”计划下“可持续、绿色发动机”（SAGE）项目的一部分。

在“净洁天空计划2”中，还将包括7个发动机相关的工作包，覆盖从使用喷气燃料的活塞发动机到用于宽体飞机的大型齿轮传动涡扇发动机的验证装置。

其中，MTU的主要工作将围绕低压压气机和涡轮部件展开，继续推进第二代齿轮传动技术的研发工作，使发动机耗油率相比第一代PW1000G降低10%，比V2500降低25%。

斯奈克玛公司则将在2016年夏天开始开式转子发动机地面试验。据悉，斯奈克玛的这项研究如果成功，则可以将二氧化碳的排放比现有CFM56降低30%，而CFM56的继任者LEAP系列发动机只降低了15%。

目前，用于试验的地面验证机正在斯奈克玛位于法国弗农（Vernon）的工厂组装，未来将在法国伊斯特尔飞行试验中心在建的露天试车台上进行试验。飞行试验将主要考察开式转子发动机在安装中遇到的问题和在飞行中的表现，尤其是与机身之间的相互影响。当前，由于开式转子发动机在噪声和安全性方面存在挑战，至今仍被排除在下一代单通道客机的选择之外。

在“净洁天空计划2”中，宽体客机发动机的相关研制工作则主要由罗罗公司承担，负责“超扇”（Ultra Fan）大型齿轮传动涡扇发动机的研制。按照计划，用于“超扇”大型齿轮传动涡扇发动机的核心机Advanced3，将在2016年开始试车，其目标是燃油效率比现有的遄达700提高20%左右。此外，完整的验证机将在2021年开始试车，涵道比超过15，而现在遄达700的涵道比只有5，如此一来，其燃油效率可提高25%以上。

创新，永恒的主题

2015年适逢NASA成立的第100年，作为美国航空业创新的源泉，过去一年，NASA的表现依旧可圈可点。

2015年，NASA的环境负责任航空项目（ERA）进入最后一年，在成功完成8项集成技术演示验证后圆满结束。相关技术达到了可转化为先进、超高效商用飞机产品的成熟度水平。8项演示验证中的2项是在波音757环保验证机上进行的。第一项是在757垂尾上进行的扫掠喷气作动技术，该技术旨在通过喷流增加垂尾方向舵侧力，减小垂尾面积。第二项技术是验证布置在757机翼前缘上的防虫涂层如何避免机翼前缘被昆虫污染，从而保持层流流动。

2015年，NASA同工业界和其它联邦机构共同开展了降低高空飞行危险的试验研究，主要研究内容是探测和降低高空冰晶或者自然污染（例如火山灰）对飞行的影响。

在高空结冰探测试验中，NASA利用一架DC-8飞机在佛罗里达州进行了高空结冰试验，收集了近72个小时的气象和雷达数据，这些数据可用在未来的飞机系统上，向飞行员提供影响发动机性能的冰晶预警。在另外一个测试中，NASA测试了发动机吸入火山灰对飞机性能的影响，成功验证了发动机健康监测系统对改善发动机性能的作用。

同时，在可替代燃料研究领域，去年NASA利用DC-8飞机进行了“替代燃料对尾迹和巡航排放影响”项目第二轮的飞行测试，并分享了测试的结果。此外，NASA同德国宇航院（DLR）合作开展“替代航空燃料对排放和气候影响”的研究，NASA向DLR提供了一些关键测试设备。这些设备安装在DLR的A320试验机后约30米处，对8种不同的标准和替代燃料进行了排放测试。

对欧盟正在大力推进的变形机翼技术研发，NASA在过去一年也取得了不俗的成绩。2015年4月，NASA完成了全新的变形机翼技术初始飞行测试。该技术有望每年节省数百万美元燃油成本、降低阻力和机体重量以及减小起降时的噪声。该技术名为“自适应柔性后缘（ACTE）”，由位于密歇根州安阿伯市的柔性变形系统公司（FlexSys）开发。此外，NASA还与美国空军研究试验室合作，对一架湾流公务机进行了改装，将该机传统的分离式机械襟翼换成了ACTE襟翼，实现了襟翼的无缝柔性变形，并进行了23次飞行测试。测试团队超出预期地按时并在预算之内达到了所有的主要和次要试验目标。

改变航空业未来游戏规则的一系列创新技术，正一步步向我们走来！

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