空客全新单通道飞机

如今，空中客车的工程师们正积极研发多种创新解决方案，有望为航空业带来重大变革。那么，具体将如何实现？

想象一下，有这样一款全新空客单通道飞机，机翼采用先进的空气动力学与仿生学设计，能够显著提高升力，降低燃油消耗并提高效率，其发动机消耗的燃料比当前型号少20%，在推动航空旅行去碳化的同时兼又更具成本效益。为了进一步巩固发动机改进带来的燃油收益，空客认为混合动力与电气化技术将发挥更大的作用。

材料方面，新机型将采用更轻但更坚固的材料，提升耐久性的同时使飞机更易于操纵。此外，空客正采用系统性方案，整合新的系统平台，将智能自动化技术应用于飞机本身，以及地面运行和维护环节。

这些创新技术将改变飞机的制造、运营和维护方式，开创航空业的新时代。然而，这些革命性技术将如何具体落地？

向鸟类借鉴机翼之道

自航空业诞生以来，飞机机翼在设计与功能上都有了显著的发展。早期的机翼结构简单平直，依靠基本的空气动力学来获得升力，且多采用木材等基础材料制造。随着多年来工程技术的进步，机翼变得更加流线型和弯曲，以优化升力并减少阻力，从而获得更好的性能。

与早期相比，虽然如今的机翼设计看似处于创新的顶峰，但空客相信，机翼的设计仍有巨大的提升潜力。2023年，空客在位于英国菲尔顿的工厂开设了机翼技术开发中心，主导“未来之翼”（Wing of Tomorrow）研发项目，深度参与下一代机型的机翼设计。该项目不仅关注设计领域，还致力于新的机翼制造和装配技术。

虽然具体技术细节仍严格保密，但一些新机翼的创新设想已对外公布，其中最受关注的是折叠机翼。这一设计使飞机在飞行时可获得更大的翼展，可以增加升力并降低阻力，同时又能适应现有的机场设施。

驱动更节能的飞机

与机翼的发展类似，航空发动机历经数十年迭代升级，其推进系统的燃油效率、性能与安全性持续提升。早期飞机采用的活塞发动机虽能提供起飞所需的推力，但效率和速度有限。20世纪50年代，涡轮喷气发动机的出现永远地改变了航空业，并逐渐开始在全球范围内广泛应用。今天的涡轮风扇发动机提供了更高的燃油效率和更低的噪声，这使它成为现代商业航空的标准。

为实现技术跨越，空客正在研究几种有前途的发动机技术的潜力，一个主要的竞争者是开放式风扇发动机。开放式风扇发动机与现代涡轮风扇发动机有着明显的区别：用于产生推力的风扇叶片更大，且不需要发动机整流罩（即目前一代发动机中包裹风扇的外壳），从而提高空气流动效率，降低燃油消耗。

空客正在与推进系统专家CFM公司合作开发“为实现可持续发动机而推出的革命性创新（RISE）”开放式风扇发动机验证机，旨在证明该技术可使油耗与二氧化碳排放较当前最高效的单通道发动机降低20%。空客计划在2030年之前在其A380测试机上对RISE进行飞行测试。

电气化与混合动力改进

混合动力意味着不再仅仅依靠航空燃料，而是结合多种能源，这有几种不同的形式。首先，下一代空客飞机将能够使用100%的可持续航空燃料（SAF）飞行。与传统航空燃料相比，SAF燃料可减少高达80%的全生命周期碳排放，这一兼容性标准将帮助航空公司实现减排目标。

但使用SAF燃料并非实现减排的唯一途径。空客也在致力于推进混合电力推进技术，利用电池或燃料电池提供的电力补充传统喷气燃料或SAF燃料的使用，这有望将飞机的碳排放减少5%。类似混合动力汽车，该技术可利用原本损失的能量来驱动非推进功能，从而降低燃油消耗。

由空客、达赫集团（Daher）与赛峰集团（Safran）联合推进的EcoPulse验证机项目，为锂离子电池在飞机高压网络中的应用提供了重要技术洞见。空客还在探索固态电池技术，期望为下一代飞机提供最佳的能量和动力输出平衡。这些电池可以在地面滑行时为飞机提供动力，也可以在飞行过程中为机载功能（如空调系统或照明）提供动力。

探索提升效率的新材料

与机翼和推进系统一样，自莱特兄弟使用木制机身、棉制机翼的实现人类首次飞行以来，用于制造飞机的材料也发生了重大变革。在航空发展初期，木材被铝所取代，而后从20世纪80年代开始，碳纤维增强塑料（CFRP）因其强度高、重量轻的特点逐步替代铝，提高了燃油效率。钛在现代飞机中也发挥着关键作用，它具备足够强度可用于承受高应力的部件，同时还能做到比钢材更轻。

整体而言，飞机的材料已从强度较低且较重发展为现今的高强度、轻量化，提升了安全性、燃油效率和飞机性能。但空客认为，材料技术仍有发展空间，其中一个重要研究方向是探索生物质复合材料和热塑性塑料能否替代碳纤维增强塑料，且目标不仅限于减重。空客还致力于通过选择更容易回收的材料，使飞机制造过程更具可持续性，并提高效率，减少浪费，加快组装速度。

此类技术改进的范例为多功能机身验证机（MFFD）。该项目由空客主导，隶属“清洁天空2”项目的大型飞机平台。通过以碳纤维增强热塑性复合材料（CFRTP）替代传统碳纤维复合材料，验证机在成本持平的条件下达成减重目标，并验证了更高的制造效率。CFRTP的可回收性与再利用性亦优于其他材料。

机上系统的演变

20世纪80年代，空客在A320飞机上引入电传操纵系统开创了民用飞机市场的新格局。用数字控制替代机械控制，提高了飞机的安全性、机动性和可靠性。这项技术随后被整个行业采用，成为当今第四代飞机的标志性特征。

虽然电传操纵系统已成为行业标准，但技术创新仍在继续。空客正为未来的下一代单通道客机设计通用数字平台，以提升安全性和效率。这些未来的系统将实现高度互联和自动化，由先进的计算机平台提供动力。这些平台支持系统应用程序的自动安装、更新和修改，可实现及时的性能提升。与此同时，在人工智能的支持下，处理速度的提升将增加可安全处理的数据量，这将有助于开展预测性维护工作，并能通过实时信息的获取来提高乘客体验。

保障安全性是空客的首要任务，并且安全性也将通过不断增强的自动辅助技术得到进一步提升。而这些自动辅助技术还能够帮助飞行员更精确地完成复杂的操作，其应用范围将从驾驶舱扩展到地面运营和维护。