我熱愛航空業。它可以安全有效地運送人和貨物，也是全球貿易的強大動力。航空業一直處于技術創新的前沿和領先地位。現在，全世界都在期待我們能找到碳排放和影響環境的持久解決方案。

航空業深知面臨著越來越大的挑戰——需要更有效的方式減少碳排放。多年來，航空航天在飛機效率、運營和生產環境方面取得了巨大進步，但仍有大量工作需要去做。這些數據是不容置疑的。航空業產生的二氧化碳占全球人為二氧化碳排放量的2%-3%，以及所有運輸方式所產生的二氧化碳排放量的12%。作為航空業認真對待這一問題的例證，今年2月，達美航空宣布將投資10億美元用于碳排放治理，它也成為全球首家實現碳中和的航空公司。

因此，一些重要的問題成為這一挑戰的癥結所在。

航空業如何保證在發展技術和經濟的同時減少其碳排放？航空業怎樣才能保證可持續發展的同時，繼續成為經濟活力的“源泉”？

航空業界的許多人相信，航空業的發展在于電推進。最大的困難是儲能(電池技術)需要進步。今天，我們在電推進方面面臨兩大嚴峻挑戰。

能量和功率密度

重量大并不利于飛機的飛行。如果我們的商業航空飛機需要安裝電池來提供動力，那么，飛機將會非常重，無論從空氣動力學、運營還是經濟角度來說均不可行。甚至如果是更為小巧的電動支線飛機，其航程也將無法超過500海里，這在經濟上也是不可持續的。

原因是能量儲存的能力(以能量密度表示，單位是千瓦時/千克)和將該能量轉換為動力的能力(以功率密度表示，單位是千瓦/千克)。當你意識到噴氣式飛機燃料的能量密度是現今電池的50倍、而一臺典型的噴氣式發動機的功率密度是當今電動發動機的3倍時——我們眼前亟待解決的任務便顯而易見了。此外，由于傳統飛機燃料燃燒，飛機變得更輕。

值得注意的是，航空燃料比前幾代燃料更清潔、更高效，創新應該確保將來的污染更少,但是燃料仍然會產生污染。

總之，全電動洲際飛機需要在能量和功率密度方面實現巨大的改進，而這不會很快實現。

動力管理

除了產生更大的動力，我們還需要加強對動力和熱環境的控制、保護和管理。而且，在高空進行大規模的電力管理絕非易事，這需要更加完善的專業技術。

高效的電力分配和轉換技術需要最大限度地利用可用電力，并將熱管理系統最小化。我們需要高電壓系統來幫助商用飛機實現這一目標。然而，在高空實現超高電壓絕緣十分困難。我們需要額外的間距和絕緣系統，而這將影響飛機的重量。同時，在飛機上安全地使用和管理電力，其系統設計至關重要，這構成了另一項重大挑戰。

由于交付具有電推進的商用航空運輸飛機面臨重大技術挑戰，因此，我們認為，降低航空業碳排放的最佳方式是從混合電推進開始。

這在技術上是可行的，如果有效加以規劃，將確保企業的生存能力和增加就業機會。小型飛機的混合電推進就是一個很好的起點。

我們認為，要為一架載客量不足50人的混合電動支線飛機提供動力，電池的能量和功率密度需要在當前的基礎上翻倍。我們相信，這一目標將在未來數年內達成，并且載客量不超過50人、航程不超500英里的混合電動客機將在未來10到15年內實現適航。

要知道，我們花了30年的時間才把上世紀80年代的大型商業航空運輸飛機的功率密度提高了50%，由此可將這一新的挑戰將有多么艱巨。

在商用混合電推進方面，航空業走在了技術的前沿，這也是波音、空客、柯林斯宇航等公司現在加大投資研發力度的一個重要原因，旨在推動商用飛機電動和混合電推進早日成為現實。如果你在航空航天和國防這樣的高科技行業落后于人后，就很難迎頭趕上了。作為一個航空業的公司，保持領先是至關重要的。

但是，這些挑戰不應被視為推遲商用電動和混合電推進技術研發的理由。事實上，我認為我們應當加速推進這項工作最強有力的理由是：這一技術能為原始設備制造商、航空公司、乘客和我們的環境所帶來的巨大裨益，值得我們付出努力。

聯合技術公司的內部研究表明，商用電動和混合電推進技術能夠：

1.降低多達85%的飛機噪音?

2.提升高至40%的燃油消耗率?

3.減少20%的二氧化碳排放

4.降低多達20%的航空公司運營和維護成本

電動推進技術 混合電推進技術 電動和混合電推進技術

在2019年4月，柯林斯宇航宣布建立“電網”(The Grid)彰顯了其對開發電動和混合電推進技術的決心：在伊利諾斯州羅克福德建造一個占地25,000平方英尺的下一代電力系統集成設施。“電網”將成為航空業最先進的電力系統實驗室，并將成為電動飛機新產品和系統開發的測試平臺。

柯林斯將利用“電網”測試大功率發電機、配電系統和電機，以及安裝和測試連接系統，如驅動、空氣管理和渦輪機械。“電網”將飛機架構集成測試提升到一個新的水平。

柯林斯宇航預計于未來三年內投入1.5億美元在電源系統領域，其中包括投資于該實驗室的5000萬美元；過去10年里，柯林斯宇航已在推進多電架構方面投資了30億美元。

柯林斯宇航在建立“電網”時，可持續地實施建設也是關注重點。到目前為止，我們已經使用了：

1.400萬磅再生混凝土

2.50萬磅再生鋼

3.全電動拖拉機挖掘和移動土壤

“電網”實驗室還將作為聯合技術公司“804”項目關鍵部件的研發基地，該項目是是一架支線飛機大小的混合動力驗證飛機，我們與普惠公司一起支持該項目。該驗證機將包括一個優化巡航效率的發動機和一個電池供電的電動機。“804”項目的混合電推進系統預計將平均節省30%的燃料。

除了主要關注于混合電推進，“804”項目預計還將推進其他技術的發展，如功率密度更高的電子設備、輕度混合動力的大型發動機和混合輔助動力裝置。

當我們考慮應用于更廣泛的航空業時，我們發現了一個獨一無二的機會，可以繼續與世界連接，在減少排放量和整體環境足跡的同時促進全球貿易，對下一代混合動力和電動平臺的戰略投資是非常值得的，這對我們的行業來說也是一個激動人心的時刻。
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