随着航空业将目光瞄准到2050年实现净零排放的宏伟目标，赛峰集团面临的挑战和重点领域在许多方面都是整个航空航天业所面临的挑战的缩影。

　　这家法国航空巨头的产品组合涵盖了从发动机(商用、军用和直升机)到起落架的所有领域，在脱碳方面有多个领域需要关注。

　　埃里克·达尔比斯表示，脱碳是这家法国航空巨头的“大旅程”之一。

　　但是，适合当前和下一代飞机的成熟新材料、工艺和设计并不便宜:去年赛峰集团在研究和技术(R&T)活动上花费了近6亿欧元(6.65亿美元)，这一数字将在2024年上升。上半年，自筹研发费用为3.33亿欧元，而2023年同期为262欧元。

　　负责这项工作的是赛峰集团首席技术官埃里克?达尔比斯(Eric Dalbies)。他估计，该公司“超过四分之三”的研发预算用于脱碳主题:“这是我们的重大旅程之一”，他说。

　　当然，到目前为止，这笔支出的“大部分”都用于支持由CFM国际公司与GE航空航天公司合资开发的RISE商用发动机演示项目。

　　尽管RISE开式风扇发动机是最引人注目的项目——它承诺比目前的高涵道比涡轮风扇发动机节省20%的燃油消耗和排放——但它绝不是唯一的项目，Dalbies说。

　　例如，赛峰集团通过应用先进材料和新的制造技术，致力于“尽我们所能减少质量”。

　　在前一种情况下，虽然轻质耐热陶瓷基复合材料(cmc)在发动机热部件中迅速占据了一席之地，但赛峰集团也在研究使用相关材料——聚合物基复合材料(PMCs)来减轻重量。

　　虽然不适合高温应用——这种材料的设计最高温度约为300°C(572°F)——但pmc仍然是“结构的真正替代品”，包括发动机上的风扇或压缩机外壳，Dalbies说。此外，赛峰集团还在研究使用这种材料来替代金属部件，如刹车杆或起落架支架。

　　“这些都是巨大的部件……如果我们转向复合材料而不是不锈钢或钛，它真的会在起落架的结构上取得成功;你可以节省很多公斤，”他说。

　　复合材料部件可以大大减轻起落架的重量

　　他说，对于一个支架来说，节省的重量在20公斤(44磅)或更多，刹车杆每个可以节省大约10公斤。当然，如果每架飞机都有两套主起落架，那么节省的成本就会成倍增加。

　　这些部件处于技术准备水平(TRL) 4或5左右，但由于认证要求，需要机身客户购买才能投入使用。但是新组件的接受程度取决于一系列标准，包括成本、耐用性和可维护性。

　　“我们正在向(飞机制造商)提出一系列改进飞机的主题和想法，”达尔比斯说，“这取决于他们对飞机优化的接受程度和相关性……在那之后，有时需要数年时间才能得到他们的认可。”

　　改变材料本身“是一种方法”，但对于赛峰集团来说，另一种减轻重量的方法是转向先进的生产技术，如增材制造或3D打印。

　　在去年的巴黎航展上，赛峰集团展示了一个3d打印的起落架液压控制单元，重量约为10公斤，而原来的铸造部件重18公斤。

　　由于简化的认证要求，新工艺和新材料的推出已经在进行中，最初是在公司的国防业务中。例如，在为达索航空阵风战斗机提供动力的M88发动机上，赛峰集团采用了一个发动机轴承支架，一个通常由“100多个零件”组成的部件，并“通过增材制造将其变成了一个零件”。

　　他说，这种部件“已经在使用”，而其他“不那么高贵”的部件——比如支架——也在民用飞机上使用。

　　Dalbies小心翼翼地不重复CFM高管对RISE进展的评论，但他指出，新材料和制造工艺的发展，或混合动力技术，将为效率的提高贡献额外的百分点。

　　3d打印部件已经在为“阵风”提供动力的M88发动机上服役

　　虽然开式风扇结构本身“带来了最具破坏性的减少”燃油消耗，但通过结合混合动力，以及能够减少质量和高温运行的材料，“你将在相同的功率下获得更低的燃油消耗”。

　　此外，对于下一代发动机来说，与机身的整合将比以往任何时候都更加重要，Dalbies说。

　　达尔比斯说:“不能想当然地认为，仅仅因为发动机具有孤立的性能，就可以将其转化为飞机水平上的一对一性能增益。”

　　飞机制造商计划采用薄机翼来减少阻力。在飞机方面，脱碳的很大一部分将来自更积极的空气动力学性能。”但他指出，根据发动机的位置以及发动机是导管式还是非导管式，与机翼的相互作用会有所不同。

　　除了新的发动机结构外，氢推进系统几年来一直被吹捧为航空实现净零排放的途径，无论是作为直接燃烧的燃料还是用于燃料电池发电。

　　Dalbies曾在赛峰集团的太空推进业务工作过，他比大多数人更熟悉氢的优势，以及氢在航空领域应用的诸多障碍。

　　虽然他称氢是一个“非常有趣的话题”，但他警告称，“技术的成熟度”明显低于颠覆性发动机设计。“我们正在接近TRL5，并计划在2028年和2029年达到6。现在，如果我看看氢，我们现在的进展如何?可能TRL2。我们在[氢]空间推进方面达到了TRL9，但在飞机上实施关键技术方面，我们最高达到了TRL2，最高达到了tr3。”

　　赛峰集团航天业务的背景，包括阿丽亚娜5号的Vulcain发动机，使达尔比斯对氢推进有了深入的了解

　　因此，他认为需要一个略有不同的“技术计划”:“我们必须考虑到氢技术中的阻碍点是什么，在考虑向前发展之前首先需要解决这些问题。”

　　他说，让氢气燃烧不是问题。“这是关于控制质量流量，控制泄漏密封性，收集泄漏;我们知道会有泄漏，因为分子太小了。

　　“航天行业的设计原则是，你不必确保密封性——这是不可行的——相反，你必须确保以正确的方式收集和移除它们。”

　　达尔比斯说，氢脆——某些材料暴露在这种元素下会变弱——是另一个需要进一步关注的挑战，他指出，这个问题在环境温度下尤其严重，“这正是我们将在飞机发动机入口提供的氢气”。

　　“即使已经研究了它在航空航天推进中的某些特定用途，这也是一个需要研究的新领域。

　　“因此，考虑到我们现在处于TRL2而不是TRL5的事实，赛峰集团决定制定一个结构化的计划。”

　　尽管氢燃料的市场潜力规模尚不清楚，但赛峰集团仍在继续研究这一课题。

　　Dalbies说道:“我们所知道的是，如果我们不为此做好技术准备，我们将永远没有机会成为游戏的一部分。”