派克漢尼汾: 低碳飛行 “輕裝”上陣
引擎呼嘯,銀翼翱翔。現代航空工業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,依托于強大的動力來源,也意味著大量的碳排放。以民航客機為例,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境污染的加劇,使得航空領域的碳中和迫在眉睫。在2021年10月的國際航空運輸協會(IATA)第77屆年會上,IATA各成員航空公司一致同意,到2050年實現碳凈零排放。這意味著,航空動力系統也亟需在輕量化、燃油效率等方面不斷創新。
作為航空發動機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年實現運營碳中和,也一如既往地憑借積極、開放的創新思路,持續推動綠色科技在航空發動機領域發揮作用,為這一市場帶來其渴求的產品,與客戶并肩共同降低碳排放的影響。
航空發動機是一種高度復雜和精密的熱力機械。作為運動與控制領域的先行者,憑借工程專業技能以及廣泛的核心技術,派克可為其提供的產品及組件涵蓋液壓、燃油、油箱惰化、流體傳送、熱能管理、氣動和滑油系統等多個領域。從引入復合材料制造發動機滑油箱,到研制成功新型緊湊型熱管理設備,派克的工程師們結合自身技術實力,通過持續創新,不斷在各個細節上帶來卓有成效的提升,幫助實現減重減排,努力讓航空發動機更高效和環保。
滑油產品
輕量化一直是航空領域重點關注的技術之一。“派克宇航深知減重是減排的第一步,飛機自身重量減輕后,消耗的燃油減少,排放物也能隨之減少。”派克宇航燃氣輪機燃油系統分部商務拓展經理Rick Mossey介紹,基于這樣的理論基礎,派克致力于采用輕型材料,在業內推出復合材料滑油箱。與傳統滑油箱比較,復材油箱的重量可以減輕40%。
除了復材油箱,派克還采用成熟的除霧技術減少發動機油氣的泄漏。該除霧技術原本由派克Racor事業部研發,用于工業領域;面對客戶需求,派克積極將該技術延伸到航空領域,用于分離滑油系統排放氣體中的微小油滴,將離析出的油滴導回滑油系統,避免向大氣中擴散。憑借這樣的前沿應用思路,派克的解決方案為航空滑油油氣減排領域作出積極貢獻。
在發動機潤滑領域,派克宇航的另一項創舉是在真實的工況下優化整個滑油系統,利用測試臺架靈活調配整個滑油系統,精準滿足客戶需求,并達到輕量化要求。
燃燒技術
發動機燃燒室是派克宇航工程師特別關注的領域,大量創新設計正在成形。在眾多項目中,生態油箱是一大新亮點。
生態油箱是派克提出的概念,油箱安裝在發動機燃燒室下方,用于發動機關閉后收集和存儲未消耗燃油,并送回主油箱。如不安裝生態油箱,未消耗的燃油會積攢在燃油噴嘴內,層層沉積后產生結焦現象,繼而影響燃油霧化性能。采用生態油箱對未消耗的燃油進行回收,可以避免結焦現象產生,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,生態油箱還能防止外溢燃油擴散,污染外界環境。
燃油噴嘴的設計是派克工程師減少發動機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,研發了油氣混合比更優秀,液滴大小更均勻,質量更輕的先進霧化噴嘴。通過精確控制噴嘴變量,派克得以幫助客戶滿足日益嚴苛的一氧化碳、二氧化碳和氮氧化合物排放標準。與此同時,增材制造技術還精簡了制造流程,減少了傳統連接技術的使用,進一步幫助降低了發動機排放對環境的影響。
傳統的發動機燃油總管由硬管和接頭系統組成,圍繞著燃燒室安裝。如今,派克采用宇航集團Stratoflex產品事業部更為柔韌、耐高溫的燃油管路,以替代原先的硬管系統,在應對振動載荷方面非常有效。由于系統支架的減少,其重量也進一步減輕,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大的支持。
航空發動機內的熱環境非常嚴苛,主要用熱交換器為發動機散熱。為處理嚴苛高溫,傳統的熱交換器體積很大。派克運用macrolamination超層疊技術研發制造出緊湊型熱交換器,折疊尺寸比高達30∶1。這種熱交換器尺寸更小,重量更輕,可以在發動機可選空間內靈活安裝,同時,其強大的散熱能力可將熱管理效能提高40%。此外,這種設計思路的緊湊型熱交換器還能有效減弱散熱器本身對發動機旁路氣流的干擾。
派克深知,細節決定成敗。每一個細節,都有不斷加以完善的空間。派克與航空發動機領域的客戶長期攜手創新,通過多項派克產品和技術解決方案,積極推進航空發動機減重減排,共同為實現航空領域的碳中和作出貢獻。(徐俊霞)
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