迎接变革：清洁航空计划彻底重塑支线飞机机翼

根据正在进行的研究和技术项目的结果，当前区域涡轮螺旋桨飞机的最终继任者可能采用支柱支撑、高纵横比复合材料机翼，并具有可变形的前缘和后缘。

HERWINGT 项目由空中客车防务与航天公司牵头，并通过欧盟清洁航空计划部分资助，试图为未来的支线飞机开发一种机翼，与目前最先进的设计相比，其燃油效率提高 15%，零部件重量减轻 20%。

该项目于 2023 年 1 月启动，作为清洁航空第一阶段的一部分，将持续到 2025 年底，目前该项目正在接近一系列关键里程碑，将使其明年能够开始建造十多个独立的硬件演示器。

以双引擎飞机为基准，迄今为止进行的权衡研究已使 HERWINGT 团队能够将其首选架构缩小为支柱支撑配置，而非传统的悬臂机翼。

空中客车防务与航天公司的项目协调员兼首席工程研发团队成员塞巴斯蒂安·佩利塞尔·索托马约尔 (Sebastian Pellicer Sotomayor) 表示，事实证明，支柱支撑机翼最能支撑提高空气动力学效率所需的高纵横比。

佩利瑟表示，由于机翼展弦比从作为该项目参考飞机的 ATR 72-600 的 12 提高到 17，支撑翼设计比竞争性悬臂式设计更轻，而后者需要在根部进行大量加固，以对抗细长机翼的“高弯矩”。

佩利瑟没有具体说明新机翼的跨度，但指出它将比 ATR 的 27 米（89 英尺）更长。

他补充说，根据该项目的计算，与结构的重量优势相比，支柱带来的任何空气动力学损失“都不是那么糟糕”。

机翼规格由另一个清洁航空项目 HERA 推动，该项目正在研究未来区域涡轮螺旋桨飞机的飞机级要求。预计飞机的最大起飞重量约为 30 吨，而 ATR 72-600 的最大起飞重量为 23 吨，能够在 270-540 海里（500-1,000 公里）的航线上运送多达 100 名乘客。

佩利瑟表示，目前正在制作支柱支撑机翼的详细数字模型。但与此同时，正在分析一种适合分布式推进配置的设计——基于两个 1.1MW 电动机和每个机翼上的单个并联混合动力发动机。根据初步数据，峰值功率输出似乎约为 8MW。

佩利瑟表示，现在对可能的设计发表评论还为时过早，但根据初步研究，结合支柱支撑结构和分布式推进的机翼“不是首选方案”。

虽然他目前“不能放弃它”，但“我们掌握的初步数据是，对于分布式推进，我们将不得不使用较小的纵横比”，这是由于单个电机的重量“并且当你这样做时，支柱不是那么重要”。

他预计到今年年底就能选出理想的配置。

与此同时，多个机翼部件的初步设计活动计划于 9 月完成，随后在年底进入关键的设计审查阶段。一旦通过，该项目的 16 个实物演示机的生产将在 2025 年初开始，然后进行年中测试。

HERWINGT 联盟的 26 名成员来自学术界和工业界，他们设计和建造了各个演示器，涵盖了机翼的所有方面，包括扭力箱、中心箱、外翼盒以及前缘和后缘。

事实上，该项目正在评估四种不同的前缘设计，每种设计都采用不同的制造技术或嵌入式系统，例如防冰保护或结构健康监测；变形的前缘和后缘——襟翼和副翼——也将接受测试。

这些变形表面由意大利米兰理工大学和荷兰代尔夫特理工大学设计，旨在通过自动改变几何形状来提高机翼的空气动力学性能，而无需在机翼表面设置铰线——“它可以提供平稳过渡”，佩利瑟说道，同时还可以增强层流并减少阻力。

它们将被纳入不同的演示器中，以测试变形机制本身的功能（集成在控制面内），并在风洞中验证其空气动力学优势。

至关重要的是，该项目提供的是一篮子佩利瑟所说的“成分”——这些技术已经在特定的演示机上经过测试并成熟，但在机翼的集成过程中，可能会用于多个部件。因此，尽管防冰系统可能嵌入热固性前缘进行测试，但如果证明成功，它最终可能会被纳入最终的热塑性设计中。

“也许我们会得出结论，某种技术并不理想，或者不适合我们最初打算的专用用途；也许我们会决定它更适合用在襟翼上或其他地方，”他说。

“希望我们能在明年年底前，通过大量成熟且经过验证的技术，确定机翼的最终配置。但坦白地说，我并不指望所有技术都能成功，”他说。

在 2025 年开始生产活动之前，该项目已开始准备工具并开展“低水平测试”或降低风险研究。

例如，与复合材料供应商 Hexcel 合作，该公司已证明液态树脂灌注复合材料可以达到机翼所需的厚度。“这是一个巨大的成功，因为我们扩展了材料的功能，”Pellicer 说道。

HERWINGT 属于清洁航空的混合电动区域飞机主题领域，因此，它与该流程中的其他项目密切合作：HERFUSE 用于机身，HE-ART 用于推进系统，HECATE 用于配电系统，HERA 用于整个飞机架构。

佩利瑟说道：“我对不同项目之间的信息流动感到非常满意。”

清洁航空计划从 2026 年开始进入第二阶段，包括飞行测试，HERWINGT 项目已经在考虑如何将其技术作为单一演示机翼推进到下一阶段。

佩利瑟认为，将改装后的 ATR 72-600 作为飞行试验台是“最有可能的结果”，但他警告说，现在确认这一战略还为时过早。目前还不清楚“我们将被允许对机翼进行何种程度的改装”。他指出，任何重大改动都需要得到 ATR 和欧洲监管机构的同意。