Dowty 推动可持续螺旋桨飞行未来，提升叶片性能与维护效率

GE 航空航天子公司 Dowty 的工程主管 Jonathan Chestney 向航空周刊网谈论了飞机螺旋桨叶片设计的进步及其对维护过程的影响。

可持续发展的动力使人们对螺旋桨重新产生了兴趣。

自 20 世纪 40 年代喷气发动机首次改装成涡轮螺旋桨配置以来，我们正面临着螺旋桨的最大机遇。

螺旋桨有潜力超越目前既定的界限，以满足行业对减少碳排放的需求。

道蒂一直致力于提高效率、速度和噪音，以确保我们实现推动可持续螺旋桨飞行未来的目标。

计算流体动力学等分析技术的增强以及测试证明，效率和噪音都可以得到显著改善。

为了实现这些改进，叶片形状变得越来越复杂，需要不断创新结构以确保安全性、耐用性和可靠性。

同样，分析工具的进步也需要确保结构性能与气动声学性能保持一致。

使用聚合物基质复合材料所提供的灵活性完全适合这些先进叶片结构的需求。

道蒂公司从事复合材料叶片研究已有 50 多年，其首片全复合材料叶片于 1984 年在萨博 340 飞机上投入使用。

目前已开发出许多技术，主要围绕航空结构，其中沉积速率是主要驱动因素，但叶片需要实现半径较小的复杂曲率，这限制了许多自动化路径的使用。

编织的使用一直很流行，并且这些技术的持续发展已被证明对叶片最有益。

最新的叶片形状仍是如此。

制造技术还必须具备工业化能力，以便在承诺的行业时间范围内以必要的速度实现有意义的环境变化。

自动化只是解决方案的一个要素；充分利用数字技术的优势对于最大限度地提高效率和创建实现全寿命成本效益所必需的数字孪生基础也至关重要。

可持续航空燃料 (SAF) 和电力推进等更新、更高效的燃料来源如何影响螺旋桨制造？除了对当今推进技术进行渐进式改进之外，没有明确的前进道路，而且我们已接近燃气轮机热效率提升所能达到的极限。

业界期待着替代燃料，包括 SAF 和氢气，以及不断提高的电气化水平。

我们正在调整我们的技术路线图，以满足各种颠覆性动力总成技术的要求，包括全电动、混合动力、氢燃料电池（液体和气体）、SAF、燃烧用氢和开放式转子配置。

这些新兴技术提供了不同程度的前景，但仍存在一些关于可行性和成本效益的问题。

我们需要准备好适应所有选择，特别是因为业内为数不多的共识之一是没有一种解决方案能够完全满足可持续性需求。

首先是重量：在叶片中使用复合材料可以带来宝贵的重量优势，但这必须伴随着对螺旋桨系统其余部分的同样关注。

复合材料在整流罩中的使用、低重量高强度金属合金和增材技术的应用都在探索之中。

我们还考虑工业化：制造技术的可扩展性和快速交付能力至关重要。

最后，环境可持续性是螺旋桨必须满足的必要条件之一。

生命周期分析表明，虽然空气动力学性能无疑是螺旋桨最重要的因素，但制造过程中的碳减排也始终需要关注。

原材料的考虑、制造过程中的能源使用以及可回收性设计都是未来制造技术的关键因素。

产品的坚固性和可维护性一直是道蒂的首要任务，螺旋桨的设计也充分考虑了可维修性。

在产品开发过程中，我们考虑的一个方面是尽可能使用现有的可用技术（包括检查和维修技术）来维护设备。

令人兴奋的技术正在涌现，它们将简化和改进检查。

有些技术可能在制造过程中集成到结构中，有些技术则用于维修车间。

这两种技术都应能降低维护成本，并有可能提高维修活动的安全性。

我们还力求在改进制造技术的同时改进维修技术，以最大限度地降低维护和采购成本。