気候変動規制の背景

航空宇宙産業は、長期にわたって、グローバルコネクティビティと経済成長の重要なドライバーであり、二酸化炭素やその他の温室効果ガス排出量に著しく貢献しています。過去10年間に、国際機関や政府は航空を標的とした環境方針を強化しました。国際民間航空機関(ICAO)は、2016年にカーボンオフセットおよび削減スキームを確立し、2020年の国際航空便からCO2排出量を削減するという目標を達成しました。一方、EUは、欧州連合(EU)の規制当局が、および規制当局の規制当局が、および規制当局への規制当局の規制当局の規制を緩和するなど、規制当局が規制当局が規制当局に影響を及ぼしています。

ジェットエンジンの設計への影響

規制圧力は、ほぼすべてのジェットエンジンアーキテクチャの側面を形作りました。 設計者は、推圧対重量比、耐久性、メンテナンスコストなどの従来のメトリックと一緒に、燃料効率と排出量削減を第一次制約として優先します。 次のセクションは、変換の重要な領域を調べます。

先進材料と軽量化

特定の燃料消費量を改善するため、エンジニアは極端な温度とストレスに耐えることができる高度な軽量材料に回しました。 セラミックマトリックスコンポジット(CMC)は、タービンシュラウドやフェースなどのホットセクションコンポーネントにニッケルベースのスーパー合金を交換し、30%の体重削減を提供し、熱効率を向上させる高い動作温度を可能にします。 チタンアルーミド(TiAl)合金は、低圧タービンブレードで使用され、さらに重量を削減します。 カーボンファイバー樹脂のブレードは、従来のエンジンと比較して、従来のエンジンを削減し、従来のエンジンを削減します。

排出削減のための燃焼技術

クリーナー燃焼は、規制遵守に集中しています。業界は、従来の豊富な燃焼、クイック・ケイン、リーン・バーン(RQL)コンファクタから高度なリーンバーン、ステージド燃焼システムに移行しました。プラット&ウィットニーのTALON X(高度な低NOxのための技術)コンファスターとCFM Internationalのツインアンナラプレミキシングスラ(TAPS)技術は、以前の設計条件と比較してNOx排出量を削減します。これらの燃焼は、EPA機器のコンベアが、このようなコンベアが、このようなコンベアが、このような環境改善を低減します。

エンジンアーキテクチャ: ギアド・ターボファンとを超えて

規制ピッチ要求は、エンジンアーキテクチャにおけるパラダイムシフトを駆動しました。 ギアドターボファンは、プラット&ホイットニーのPW1000Gシリーズによって実現し、プラネタリギアボックスを介して低圧タービンからファンをデコルドアップします。 これにより、ファンはより高速で回転し、タービンは空力性能のために最適化された高速で実行することができます。 その結果は、以前のエンジンと比較して燃料効率の16%の改善であり、直接、モーターのギアを下げ、短距離で回転させることができる、および、モーターの制御回路を回転する、および制御回路の制御回路を加速する。

規制によるイノベーション

厳格な環境基準は、増分改善を超えて行く技術に研究を加速しました。 製造業者および研究機関は、積極的に破壊的なソリューションを追求しています。

ハイブリッド・電動推進

電力およびハイブリッド電気推進システムは、飛行中に直接CO2排出量を排除するために、地域および短時間航空機のために開発されています。 NASAのX-57 MaxwellデモンストレータとEviationからAliceの電子飛行機は、初期の例です。 現在のバッテリーエネルギー密度は範囲を制限しますが、ハイブリッドアーキテクチャは、電動モーターとガスタービンを組み合わせることで、より短いミッションで30〜40%の燃料消費量を削減することができます。 Pratt & Whitney、ロールスロイス、およびGrande Pengerは、EUの概念とSafarisの両国で展開されています。

持続可能な航空燃料(SAF)

持続可能な航空燃料 - 廃油、自治体の固形廃棄物、農業残渣、またはグリーン水素および捕獲されたCO2から合成される - 従来のジェット燃料と比較して最大80%のライフサイクルCO2排出量を削減できるドロップインソリューションをオフオフ。 現在、エンジンは、最大50%のSAFブレンドで動作するように認定され、メーカーは100% SAFの互換性のために働いています。 例えば、エアバスAF A350艦隊は、従来のジェット燃料と比較して100%のSAF試験を実施しました。 燃油やエンジンは、EUのエンジンの規制、およびISOFエンジンの混合、およびISOFエンジンの混合、およびISOFの混合などのエンジンを最適化します。

エアロダイナミクスと熱力学によるエンジン効率向上

素材やアーキテクチャを超えて、規制は、空気を浄化し、熱力学的精製を持っています。より高いバイパス比(現在の最大12:1の近代的なエンジン)は、速度を低下させることで、より空気を移動することによって、推進効率を高めます。高度な計算流体力学(CFD)は、最適化されたブレード形状を最適化し、パラシティックドラッグを削減することができます。コンプレッサーとタービンの可変ジオメトリは、エンジンは、より広い条件範囲で動作することを可能にします。さらに、添加剤製造(FDC)は、年間輸送を増加させない、長期間の温度を増加させることができる。

チャレンジと未来の展望

これらのイノベーションにもかかわらず、規制遵守への道は、技術的および経済のハードルで欠損しています。新しいエンジンプログラムの開発コストは、数十億ドルに及ぶし、認定タイムラインは10年以上にわたっています。高温材料とCMCは、生産に高価であり、予測された需要を満たすSAF生産をスケールアップすることは、大規模な資本投資を必要としています。現在、SAF供給は、グローバルジェット燃料消費量の0.1%未満を満たしています。さらに、水素燃焼および燃料電池技術は、貯蔵が困難な状況に直面しています。

規制の勢いが強化され続ける。 ICAOのCORSIAは自主的に強制的なフェーズに移行し、EUのFounder for 55パッケージは、より厳しいCO2規格と2035年までに新しい化石燃料専用航空機に有効な禁止を提案しています。 エンジンメーカーは、SAF、水素、およびハイブリッド燃料噴火装置を組み合わせて2050年までに、Net-zero排出量を目標とする積極的なロードマップに応答しています。 プラハは、エンジンの改良と強化のためのさらなるエンジンを組み合わせて、さらに強化する技術を開発しています。

気候変動規制の統合は、単なるコンプライアンスの演習ではありません。それは、基本的な技術変革のための触媒です。政策がより厳しいにつれて、航空宇宙部門は革新し続け、航空機が遠くないCO2と旅客キロメートル当たりNOxを放出する未来に向かって移動します。この進化は、パリ協定で概説された世界的な気候目標を達成し、今後の10年間で持続可能な航空機が成長することができることを保証するために不可欠です。

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]「規制枠組みは、クリーンエンジン技術のための単一の最も強力なドライバです。それなしで、インセンティブは、根本的な新しいアーキテクチャと燃料への投資を正当化するために整列しません。」 - プラット&ウィットニーのテクノロジー&環境の元副社長であるアラン・エプシュタイン博士

さらなる読書については、【】ICAO CORSIAページ、]]USエネルギー省SAF概要、および[]ロールスロイスネットゼロロードマップ]。 排出基準に関する追加インサイトは、European Union Aviationsの環境安全機関のページで見つけることができます。