【行業動態】柯林斯完成混合電GTF電力傳動系統初始集成測試

導讀：Collins Aerospace已在美國完成用于混合電GTF的電氣子系統初始集成測試，并將硬件運往Airbus德國設施進行飛機級集成測試。該工作屬于歐洲Clean Aviation計劃下的SWITCH項目，目標是驗證電機與渦輪發動機集成后實現功率抽取、注入和高低壓軸間轉移。

用于混合化Pratt & Whitney齒輪傳動渦扇發動機（GTF）的電氣子系統已在美國完成初始集成測試，并被運往Airbus在德國的設施進行飛機級集成測試。

混合電GTF由歐洲Clean Aviation公私合營研究計劃下的SWITCH項目開發。該項目目標是證明電機可以集成進渦輪發動機，用于在高壓軸和低壓軸之間實現功率抽取、功率注入和功率轉移，從而提升效率。

這種技術被稱為微混合化，是Airbus下一代單通道飛機eAction潛在采用的關鍵候選技術。混合化水平較溫和，在一臺20MW級渦輪發動機中約為1MW電功率，但可用于滑行、起飛增功以及輔助渦輪發動機處理瞬態工況。這可能帶來尺寸更小、燃油效率更高的發動機。

通過允許多余功率在兩根軸之間轉移，并在推進和非推進系統之間分配，混合化有望提高能量效率。Clean Aviation短中程飛機方向負責人Pierre Durel表示，混合電推進的優勢之一，是不讓功率抽取被浪費，而是加以利用。

SWITCH由MTU Aero Engines牽頭，是一項為期四年、6760萬英鎊的項目，折合約7710萬美元。項目于2023年1月啟動，參與方包括RTX旗下Collins Aerospace和Pratt & Whitney、GKN Aerospace，以及其他工業和學術伙伴。

在SWITCH項目下，混合電電力傳動子系統的集成測試在Collins位于美國伊利諾伊州Rockford的The Grid電力系統實驗室進行。該實驗室具備8MW功率能力，測試了一個800V電力傳動系統，系統包括兆瓦級電動發電機、控制器和配電系統。

Collins電氣化首席技術研究員Todd Spierling表示，團隊今年早些時候在The Grid開始第一階段中間級集成測試，目前已完成該測試，硬件正在轉移至Airbus德國設施。

在The Grid內，電力傳動子系統使用模擬發動機和飛機系統進行測試。設備在Airbus德國Ottobrunn安裝和調試后，集成測試將引入電池、能量管理系統以及部分真實飛機負載。

Collins電力系統副總裁Kristin Smith表示，這是The Grid自2023年啟用以來開展的最大規模集成系統測試。測試配置包括兩臺徑向磁通永磁電動發電機及其控制器，這些設備由Collins位于英國Solihull的設施開發。

SWITCH項目測試計劃在2027年初完成。Clean Aviation第四輪資金預計今年授予一個后續項目，該項目將把電力傳動子系統集成進GTF Advantage發動機進行地面測試，目標是在2029年底達到技術成熟度5級。

Clean Aviation第五輪項目計劃于2028年授予，進一步把混合化GTF裝上改裝后的Airbus A380進行飛行測試。Airbus已購入一架前Malaysia Airlines A380，準備在Clean Aviation Companion項目下改裝為發動機試驗臺。

隨著SWITCH電力傳動子系統測試完成，The Grid正重新配置以支持另一項Clean Aviation項目LEIA。LEIA是Airbus牽頭的兩年期、4940萬歐元項目，用于集成和演示混合電單通道飛機的非推進電氣系統。

Spierling表示，集成工作有兩個方面：一方面是推進系統，包括電池、電機和發動機；另一方面是非推進系統，即傳統飛機二級系統。LEIA關注高功率設備和高壓系統如何與環境控制及其他飛機負載等非推進系統集成和接口。

在LEIA項目下，Collins將交付4臺電動發電機、電子控制器和配電設備。Collins德國N?rdlingen基地提供固態功率控制器和配電面板，Collins旗下德國Nord Micro提供環境控制系統。

Durel表示，SWITCH和LEIA是使混合電短中程飛機成為現實的關鍵構件，體現了歐洲及其外部合作的力量。

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