（中國民用航空網/李建萍）

世界環境日之際，普惠首席可持續發展官魏舸瀚先生（Graham Webb），回答了中國區記者的提問，講述普惠如何持續創新，邁向更高效、更可持續的航空未來。

請介紹普惠的凈零碳之路。航空業的凈零碳承諾是如何促成普惠當前的技術路線圖？對普惠目前的產品組合又有什么影響？

航空業目前產生的碳排放約占全球二氧化碳排放量的2.5%，基于對全球航空運輸日益增長的預計，并隨著其他經濟部門實現脫碳，這一份額將可能擴大。這是普惠2021年10月加入一項旨在實現航空業2050年凈零碳排放的行業承諾的主要原因，以支持實現《巴黎協議》設定的將全球變暖升溫控制在1.5oC的目標。   

幾十年來，普惠一直引領飛機推進系統和技術的發展，在我們看來，氣候變化在給世界帶來挑戰的同時，也為全球航空業帶來了通過新技術實現變革的契機。

我們的可持續航空戰略著眼兩大關鍵領域：不斷推進更智能的技術以提高飛機效率，同時支持更廣泛地使用更清潔的可替代燃料，特別是可持續航空燃料（SAF），這對實現2050年凈零碳排放目標至關重要。例如：

• 更智能技術
  • 我們率先在普惠 GTF™ 發動機上采用革命性的齒輪渦輪風扇架構，與上一代發動機相比，由GTF 提供動力的飛機每航程燃油消耗和碳排放減少可達16-20%，單座油耗和碳排放減少可達25%。自 2016 年投入運營以來，GTF 發動機已為全球單通道飛機運營商節省燃油14 億加侖（約53億升），避免超過1400 萬公噸碳排放，氮氧化物排放減少50%，噪音降低75%
  • 我們持續挖掘GTF架構潛力，助力A320neo系列飛機的GTF Advantage發動機燃油效率提高1%，與上一代發動機相比效率提高17%，同時海平面起飛推力提升4%，高原機場起飛推力提升8%。
  • 我們還不斷提升我們業界領先的渦槳發動機產品組合的性能標準：我們的PW127XT發動機系列燃油效率提高 3%，在翼時間延長 40%，并降低 20%的維護成本。
  • 普惠與柯林斯宇航正合作開展一系列驗證項目以開發混合電動推進技術，優化未來飛機的性能并減少排放，其中包括：由普惠加拿大領導的混合電動推進飛行驗證機項目，目標是與當今最先進的支線渦槳飛機相比將燃油效率提升30%并減少相應的碳排放；可廣泛用于未來先進空中交通平臺、高速 eVTOL、中小型無人機（UAV）和翼身融合體（BWB）飛機的可擴展渦輪電力傳動系統技術（STEP-Tech）驗證機項目；以及更大型的適用于中短程或單通道飛機的含混合動力的可持續注水渦扇發動機 (SWITCH) 推進系統項目。

• 更清潔燃料
  • 我們認識到由各類可替代的非化石燃料原料制成的可持續航空燃料（SAF）對航空業實現凈零碳排放目標至關重要，為目前和未來幾十年中服役的數千架飛機提供了一個“滴入式”的解決方案。過去二十年來，我們致力確保全部普惠發動機兼容當前SAF最高可按50%比例與傳統煤油混合使用的規格指標。
  • 我們支持商用航空可替代燃料計劃（CAAFI）和美國國際材料試驗協會（ASTM）制定未來的SAF規格指標以推動100% SAF 的應用，根據不同的原料和生產工藝，此舉具有減少高達80%的飛機全生命周期碳排放的潛力。
  • 我們制定了全面的計劃在我們的發動機上開展100% SAF 測試，以確保未來規格的可計算性。過去的兩年中，我們分別在GTF Advantage 發動機（地面測試）和PW127發動機上（飛行測試）以及其他發動機上成功開展100% SAF測試。
  • 我們還在探索氫燃料在未來幾十年實現凈零碳飛行的潛力。盡管目前在調整飛機和機場基礎設施以滿足大規模生產和處理綠色氫燃料方面仍面臨重大挑戰，但我們依然將其視為優化推進概念的契機，以利用液氫燃料的特性實現可觀的效率收益。我們正通過開展氫蒸汽注入間冷渦輪發動機（HySIITE）項目以開發和儲備相關技術。

請介紹GTF Advantage發動機的最新進展。GTF Advantage是否可以解決GTF的所有耐久性問題，同時帶來進一步的燃油效率提升和可持續性收益？

GTF Advantage發動機進一步提升燃油效率和起飛推力，為A320neo系列飛機提供更多荷載、更遠航程，并在高溫和高原機場擁有更優性能。GTF Advantage發動機與現役構型相比燃油效率和碳減排分別提升1%，與上一代發動機相比提高17%。該發動機已成功測試應用100% SAF運行，將進一步減小碳足跡，助力航空業實現2050年凈零碳排放目標。

GTF Advantage發動機正進行廣泛的驗證測試和取證工作，迄今已完成超過3,000小時和近9,000次循環測試，該項目還得到了GTF全部項目累積的100,000小時發動機與臺架測試經驗的支持。為確保發動機服役時的成熟可靠度，GTF Advantage項目格外關注發動機在嚴苛環境下的運行表現，廣泛開展了包括熱端耐久性測試、快速循環積累和吸塵在內的多項測試。

普惠對SAF持何立場？你們正在采取哪些舉措來加速其規模化應用？有什么特別針對中國航空公司和燃料制造商的措施嗎？

支持向更清潔的非化石燃料轉型對航空業實現2050凈零碳排放至關重要。SAF作為一種“滴入式”燃料不會對飛機、發動機安全或運行構成風險，并兼容現有機場基礎設施。在不斷提高發動機效率的同時，更廣泛地應用 SAF提供了一條減少目前和未來幾十年中服役的數千架飛機凈碳排放的最優和立即可行的路徑。盡管今天SAF可按最高50%比例與常規Jet A燃油混合使用，但普惠致力于支持未來100% SAF運行規范，以使其可以滴入式的與機場加油基礎設施和現役飛機兼容。我們制定了一項全面的計劃在我們的全部現代發動機上開展100% SAF 測試，例如在我們的加拿大魁北克 CADAQ-100 計劃中，我們通過與政府和企業合作創建 100% SAF 生態系統來增加產量和擴大基礎設施。 根據不同的原料和生產工藝，100% SAF具有減少高達80%的飛機全生命周期碳排放的潛力。

我們看到關于可擴展渦輪電力傳動系統技術（STEP-Tech）驗證機項目的報道。請介紹普惠在電動飛行領域的立場和策略？

目前飛機電氣化領域存在巨大的性能和效率提升空間，這也是我們開發更可持續的航空推進技術以實現凈零碳排放目標策略的核心組成部分。盡管當前的電池技術受能量存儲密度與功重比的局限，意味著純電動飛機最適用于各類較小型的短途應用平臺，但我們仍主要聚焦于將電機與燃油發動機相結合的混電推進技術。普惠與柯林斯宇航正合作開展一系列適用于各類未來平臺的混合電動推進驗證項目，涵蓋各類先進空中交通平臺到單通道商用飛機：

• 混合電動推進飛行驗證機是普惠加拿大在加拿大和魁北克省政府支持下開展的一項令人興奮的項目。該混合電動推進裝置將普惠的高效燃油發動機與柯林斯宇航開發的1兆瓦電機相結合，通過并聯混動配置共同驅動螺旋槳。這將優化發動機在所有飛行階段的性能，與當今最先進的支線渦槳飛機相比可提升燃油效率30%，并減少相應的碳排放。例如，電機將在起飛和爬升階段提供額外動力，從而優化燃油發動機在巡航階段的性能。該系統支持100% SAF運行，可進一步減少生命周期內的排放。項目正穩步推進為最終的飛行測試做準備，我們已在2023 年完成1 兆瓦電機和高效燃油發動機的額定功率運行，2024 年，我們將繼續開展電池系統測試在內的各類地面測試。

• 可擴展渦輪電力傳動系統技術（STEP-Tech）驗證機項目由我們位于康涅狄格州東哈特福德的研究中心主導，旨在設計驗證擁有分布式推進架構的渦輪電動系統的快速原型機。STEP-Tech驗證平臺將三個主要系統整合在一個端到端系統中：包括渦輪發電機、電網與控制以及電動推進器。在每個領域中，普惠和柯林斯宇航均以高度整合的方式提供最佳系統解決方案。該平臺能夠重新配置以適配包括先進空中交通、高速 eVTOL 和翼身融合飛機在內的各類下一代應用平臺。今年夏天，我們完成了發動機的首次試車和電動系統整合測試，團隊目前正在推進更高功率下的電池系統和渦輪發電機運行測試。
• SWITCH——含混合動力的可持續注水渦扇發動機，包括正在研發中的混電GTF 驗證機，相關詳情請見下文。

請談談SWITCH，它有哪些獨特的優勢和發展前景？

SWITCH（含混合動力的可持續注水渦扇發動機）項目由歐盟“清潔航空”計劃資助，匯集多家領先航空航天企業，包括普惠，柯林斯宇航，MTU航發，空中客車和GKN航宇。SWITCH項目旨在將兩種具有革命性和協同性的技術——MTU的水增強渦扇（WET）技術和混合電動GTF推進系統相結合，以展示上述新興推進技術在提升飛機燃油效率與減少碳排放方面的潛力，與當前最先進的中短程飛機推進系統相比，該項目可提升高達25%的燃油效率并減少相應排放。

WET概念的研究關鍵是回收發動機廢氣中的水和熱量，將蒸汽注入燃燒室，以提高發動機的整體效率，并減少高達80%氮氧化物氣體排放和尾跡形成。

混動電推概念將柯林斯宇航的電機通過并聯混動配置到普惠GTF發動機中，與普惠加拿大的飛行驗證機一樣，該系統能夠在飛機的全部運行包線內提升效率并減少排放。

盡管我們在初始階段是將WET和混合電動系統作為兩個獨立的工作流進行開發和測試，但最終我們會在項目的未來階段將這兩個系統集成在一起，但這將取決于驗證項目能否成功開展和資金到位情況。作為SWITCH項目組成部分開發的技術能夠完全兼容諸如SAF等更清潔的燃料，并將對未來使用氫燃料的可能進行評估。

與其他采用齒輪架構的應用相比，GTF有何不同？GTF的獨特優勢是什么？

GTF 是普惠助力全球可持續航空戰略的核心專注服務關鍵的單通道市場，該市場是航空業當前與未來增長和排放的重要推手。二十年來，我們投資數十億美元成功開發了GTF核心的齒輪風扇架構，變革了商業航空并促成飛機制造商推出新一代換裝新發動機的單通道飛機，與前代相比，由GTF 提供動力的飛機每航程燃油效率提升可達20%，單座燃油效率提升可達25%。

我們看到齒輪架構的巨大潛力足以支持超越GTF Advantage的更大的燃油效率提升。普惠同時還在開發包括先進材料、更高涵道比、混電系統和兼容100% SAF應用在內的多項新技術在未來幾十年里進一步提升燃油效率和減少排放。

這一長期潛力正是普惠二十年前押注齒輪架構的原因，我們看到業內其他公司也將這一架構應用在未來發動機的設計中，無論他們的風扇是否被短艙包裹。最終，我們的風扇驅動齒輪系統(FDGS)已證明其耐久性和和可靠性，并在GTF上積累超過2500 萬個飛行小時，在對齒輪架構的理解和完善領域，我們領先競爭對手一代。

你認為氫在實現可持續航空和實現凈零排放方面發揮了怎樣的作用？

氫作為一種蘊含大量能量的零碳燃料為航空業實現凈零碳排放提供了一個具有吸引力的解決方案。然而，氫在機身設計（氫需存放在儲罐中）、生產和儲存以及與當前機場基礎設施兼容方面面臨挑戰。盡管如此，普惠仍在積極開展氫蒸汽注入間冷渦輪發動機（HySIITE）項目。美國能源部（DoE）高級能源研究計劃署（ARPA-E）選中普惠開發能夠充分利用液氫燃料低溫特性的推進技術，與當前最高效的單通道飛機相比其燃油效率提升可高達35%并減少80%的氮氧化物排放。為使航空公司運營商能夠經濟地使用氫能，我們認為開發一種可以充分利用液氫燃料低溫特性的經過優化的發動機循環至關重要。實現這一效率水平將有助于抵消與氫有關的若干設計挑戰（例如，液氫燃料箱的重量和體積都更大），并使氫成為運營商經濟適用的選項。

氫是普惠更廣泛的包括GTF、混合動力系統和復合材料在內的可持續推進技術開發戰略的組成部分。我們期待HySIITE項目能夠與包括GTF 在內的上述技術全面兼容，推動在未來的發動機上獲得更高的推進效率和熱效率。

最后，必須指出的是，氫燃料推進技術的前景不應導致在使用SAF 和氫之間產生“非此即彼 ”的結論。SAF 對航空業實現2050凈零碳排放目標依然具有至關重要的作用。我們尚需時日來建設相關基礎設施以支持大規模使用氫燃料進行飛行。在此期間，SAF是減少排放的選擇之一。