航空业贡献了2%的人类碳排放量,而世界航空运输量正以每年5%的增速上升。目前,每一名乘客飞行100公里平均消耗4升燃料,航空运输量的快速增长对温室气体减排存在显著的不利影响。
根据欧洲航空研发创新咨询委员会(ACARE)设定的目标,到2020年,欧洲航空发动机碳排放和燃料消耗水平应比2000年降低15%到20%(根据发动机规格有所不同);欧洲航空运输业整体应比2000年减排50%。能否实现这一雄心勃勃的目标,很多人心有疑虑。欧盟第七研发框架计划(FP7)资助的LEMCOTEC 项目通过技术创新,开发了更高效的航空发动机,可帮助欧盟航空业实现甚至超越其碳减排目标。
LEMCOTEC 项目致力于改进发动机的核心机(压力机、燃烧室、涡轮)。研究人员将发动机的总压比(OPR)提升到70:1 乃至更高,从而大幅提高了核心机的热效率,并将CO2排放减少了19%到28%。然而总压比一旦升高,氮氧化物(NOx)排放也将随之升高,项目组必须开发新的稀薄燃烧(lean-burn)技术来抵消这一现象。
LEMCOTEC 团队并未重新设计发动机本身,而是提高现有发动机核心机的部件和子系统的相关技术,如压力机、稀燃系统、燃烧室涡轮机界面、涡轮机和超高总压比发动机结构。LEMCOTEC 团队将稀燃技术与先进燃油喷射系统结合,可望将氮氧化物排放量降低65%到70%。
LEMCOTEC项目认为仅仅通过提高航空发动机核心机的能效,可将每位乘客飞行100公里的燃油消耗降低到2升。相比于航空运输全价值链的减排潜力,这只是冰山一角。如果从飞机机体、飞行操控和航空流量管理等全局角度来提高能效,欧洲航空业实现2020年减排目标将顺理成章。长期来看,将每位乘客飞行100公里的燃油消耗降低到1升也是可行的。燃油消耗的减少也意味着欧洲航空业可降低成本,从而提升竞争力。
LEMCOTEC 项目由德国牵头协调,意大利、英国、法国、瑞典、西班牙、捷克、波兰、希腊、俄罗斯和比利时等国参与;项目总经费约6780万欧元,欧盟出资400万欧元;项目实施阶段为2011年10月至2016年9月。