啓動顛覆性RISE項目，CFM將如何推動飛行減油降碳？_風聞

近日，GE航空集團與賽峯集團正式宣佈啓動CFM國際公司的RISE技術驗證項目，將通過研發開式風扇架構架構、混合動力以及300多個獨立組件、模塊和完整的發動機架構等一系列全新顛覆性技術，推進未來發動機的研發。

開式風扇架構與目前民航的渦扇發動機相比，沒有風扇機匣，風扇置於發動機短艙之外。目前在民航，還沒有一款使用開式風扇架構的發動機投入商業運營，那麼CFM為何選擇在這個時候啓動這個顛覆性的項目？新技術面臨哪些挑戰？新技術將給未來的飛機帶來什麼顛覆性的改變？

近日，航旅圈來到了通用電氣北京科技園，GE中國及GE航空集團大中華區總裁、CFM國際大中華區總裁向偉明向我們深度介紹了RISE項目。

▶ 為何啓動RISE項目？

CFM啓動RISE項目的主要目的，就是推動航空業的可持續發展。近年來，全球氣候問題越來越受到關注，各行業加速轉型，以減少碳排放。國際航協（IATA）也設定了2020年起限制碳排放，到2050年，碳排放減至2005年一半的目標。中國也提出了2030年碳達峯，2060年碳中和的目標。

本月，GE公司在其發佈的最新可持續發展報告中提出，將在2030年實現公司運營層面的碳中和，在2050年力爭實現包括供應鏈和所有售出產品的碳中和，成為“淨零”企業。

提高發動機燃油效率，降低油耗，是GE公司實現碳中和，打造可持續發展的未來航空的關鍵因素之一，數十年來，GE及其合作伙伴的每一代新發動機都實現了油耗和碳排放量的降低。

例如，CFM目前的LEAP發動機相較於CFM最初生產的CFM56系列的油耗和碳排放已減少了40%，比737NG使用的CFM56-7B減少了15%。空客A320neo、波音737 MAX以及中國商飛國產大飛機C919都選擇使用了LEAP發動機。

此外，GE還通過研發數字化工具，幫助航司提高安全性和運營效率，目前澳航、國泰等航司的飛行員已經用上了GE研發的FlightPulse®軟件，這款軟件可以幫助分析飛行員每一次飛行中產生的數據，讓飛行員及時瞭解和掌握自身的飛行數據和操作習慣，進而瞭解自己該如何精進操作，減少油耗、降低排放。

而這一次，RISE項目的目標，是要通過開式風扇架構，驗證研發出較LEAP發動機再減少20%以上油耗和碳排放的技術。

****▶​為何採用開式風扇架構？

航空推進系統的歷史演進表明實現各項效率指標的突破，關鍵在於使用了更大尺寸的風扇，以提供更大的涵道比，增加發動機的推進效率，從而降低油耗。

向偉明介紹，RISE項目想要在LEAP基礎上，實現額外減少20%的油耗和碳排放，僅靠在目前的渦扇發動機設計上進行改良是遠遠達不到這個目標的，開式風扇架構成為了實現這一指標的關鍵。

事實上，早在上世紀70年代末-80年代初，由於油價居高不下，GE就率先研發了一款GE36無涵道發動機（UDF），1986-1988年，GE36發動機先後在波音727及MD-80飛機上進行測試，並在範堡羅航展展出。

GE36初步驗證了開式風扇架構的經濟性，而由於油價在隨後大幅下跌，客户需求減弱，再加上當時的技術不夠先進，一些噪音等技術問題無法解決，GE36最終並未投入商業運營。

而如今，不管是GE還是其與賽峯合資的CFM都在發動機技術上有了大量的儲備，其中CFM發動機的累積飛行小時已超過十億。此時，將過去GE36等經驗運用到RISE項目上，選擇以開式風扇架構為未來新一代的發動機奠定基礎，相信CFM一定有自己的獨到見解。

不過，一個革命性的技術往往面臨許多挑戰，這一次，GE和賽峯能否聯手將噪音等問題解決呢？

▶ 新技術需要突破哪些挑戰？

速度&噪音

開式風扇發動機與傳統速度較慢、航超較短、噪音較大的支線飛機所採用的渦輪螺旋槳發動機雖然在外形上有些相似，實則全然不同。據瞭解，未來以開式風扇架構研發的新一代CFM發動機，能提供與當前渦扇發動機相當的速度（可達0.8馬赫）與噪音水平。

速度方面，要在開式風扇架構下實現這一推進效率，就需要進一步增加風扇直徑，向偉明表示，RISE項目中驗證的風扇直徑或達4m，甚至超過寬體客機發動機GE9X的3.4m風扇直徑。

值得注意的是，沒有了風扇機匣，如何保障風扇葉片的安全，不影響飛機安全也是需要驗證和解決的問題。據瞭解，RISE項目也將採用複合材料（碳纖維複合）風扇葉片，自1995年以來，複合材料葉片已先後應用在GE90、GEnx、LEAP和GE9X發動機上，累計飛行1.4億小時，另外，這些複合材料葉片沒有壽命限制。

噪音方面，2017年，賽峯集團通過歐洲清潔天空計劃，研發了對轉式開式轉子(CROR)發動機，通過地面試驗，與如今最高效的發動機相比，這一發動機在油耗和碳排放方面均實現了顯著改進，噪音水平與現役發動機大致相當。

最近這幾年，CFM又進一步累積了關於反推管理以及優化重量和複雜度的經驗，加上近年來廣泛開展的氣動降噪工作將幫助開式風扇架構發動機進一步減少噪音。

取證

RISE項目將驗證大量的顛覆性新技術，涵蓋混合動力的研發，集成燃氣輪機和電動馬達以及300多個獨立的組件。隨着項目的推進，CFM將成為首家在單通道飛機發動機領域引入混合動力的公司。

未來推出正式型號時，對於CFM和監管機構來説，也將面臨新的取證挑戰，對此，向偉明表示，CFM已與航空監管部門展開討論，就開式風扇發動機的相關認證和監管事宜達成共識，CFM將為所需的新認證提供積極支持。

▶ 未來飛機設計構想

RISE項目目前已經進行了幾次試驗枱測試，CFM計劃於2020-2030年中期進行完整的驗證機地面和飛行試驗。

如果一切順利，正式型號預計在2030年代中期可投入使用， 不過這取決於飛機製造商何時推出下一代單通道客機。而RISE項目中所獲取的新技術，也可以應用於目前的發動機升級。

此外，由於架構和目前的LEAP等渦扇發動機不同，RISE項目更需要與飛機製造商進行更緊密的合作，以優化開式風扇架構在裝機後的性能。對於開式風扇架構的安裝，CFM提供了多種選擇，包括高翼吊、低翼吊或尾吊。

向偉明預計，下一代單通道飛機也將會是顛覆性的設計，而作為發動機製造商，CFM更關注的是發動機的全壽命成本，設計出一款好的發動機，不僅在於通過提高效率給航司帶來運營成本上的降低，還要保證其可靠性、使用成本和維修成本等方面具有競爭性。

在CFM啓動RISE項目前，空客公佈了三款零排放概念機型，命名為“ZEROe”，同樣計劃在30年代中期投入使用，而ZEROe實現零排放的方法，將主要依靠氫能源作為發動機的燃料。

與“ZEROe”相契合的是，RISE項目也將驗證及確保新一代發動機與100%可持續航空燃料(SAF)和氫能源的兼容。

相信大部分人對可持續航空燃料(SAF)已經不陌生，需要注意的是，目前行業僅允許混合加註傳統航空煤油的方式使用SAF，且生產成本較傳統燃料高出3倍左右。

對此，向偉明表示，RISE項目將加速推動100%可再生航空燃料的認證與使用。隨着未來更多企業研發生產可持續航空燃料，預計可持續航空燃料的價格將進一步下降。實現可持續航空必須依靠全行業的共同努力。