How NASA's New 2050 Goals Could Reshape Airliners
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您好，欢迎收听《航空周刊》Check Six播客，我是高级编辑戈林，与我一起的是执行编辑C·技术。就在几天前的11月中旬，NASA授予了一系列合同，用于为2050年代的未来客机开发可持续概念，这些合同是在先进飞机环境可持续性概念（AACES）2050项目下发布的。合同授予波音公司、Aura Flight Sciences（一家电动飞机初创公司）、零排放发动机制造商普惠公司和佐治亚理工学院。

如果这一切听起来有点熟悉，那是因为AACES遵循了一个经过验证的蓝图，该蓝图最初由NASA于2008年制定，当时它启动了N+3项目，以确定可在2035年投入使用的客机的概念和技术。这最终导致了该机构的可持续飞行国家伙伴关系（SFNP）和跨音速信任翼身融合体（TTBW）X-56。因此，AACES现在希望超越SFNP，看看接下来会发生什么。为了讨论AACES以及NASA刚刚发布的一套具有侵略性的相关新性能指标，

我们很高兴地欢迎SFNP经理、本播客的朋友理查德·沃尔斯，他是最初的N+3征集的首席作者，并领导了初步审查和建议。理查德，欢迎您，感谢您加入我们。嗯，让我们开始吧。为什么AACES的目标时间范围是2050年，而不是说2040年？

首先，感谢你们的邀请。我是这个节目的粉丝。嗯，我从收听中学到了很多东西。嗯，AACES的时间安排。这再次回到了我们2008年所做的事情。

你试图超越下一个产品周期的视野，让人们跳出行业和大学的思维定势，并为开发留出更合理的时间范围，从真正处于探索阶段的事情开始。所以，从2024年到2050年，只有26年时间。在航空业的时间尺度上，这并没有那么远。

对吧？戈林，你是说，如果你回顾2008年N+3项目最初的时间表，你会看到同样的模式，对吧？是的。

我认为是这样。我的意思是，你知道，在这个行业中，需要很长时间才能使技术成熟到可以将其整合到飞机开发项目中的程度。很明显，你需要开发飞机。

因此，如果你关注2035年，你真的需要能够在2028年做出产品决策，你知道，在2028年和2029年，肯定是在十年结束之前。现在，根据我们所看到的行业在开发时间方面取得的成就，你必须在2020年代末之前做出这个决定。

然后你倒退回去，说，你知道，我们如何才能将技术提升到通常认可的技术成熟度等级6，即在一个具有代表性的环境中大规模证明，这意味着我们已经降低了风险，可以将其纳入产品开发项目中。现在它实际上变得更完整了。它不仅仅是TRL了。

你必须拥有所有这些其他领域，包括制造准备、集成准备以及所有其他事情。但它们最终会汇聚到一点。所以，我认为技术准备就绪，可以被整合进这个项目中了。你看，你从这一点倒退回去，说，如果你在NASA，你必须说的是，我该如何制定路线图，说明我在哪里投资政府资金与行业合作开发技术，以便到那时准备好，对吧？因此，在N+3项目导致X-56项目的情况下，你必须在2008年开始制定这项技术路线图，然后降低风险，降低TRL等级。

因此，如果你现在关注2050年，你必须现在就开始，我们也知道N+3项目留下了一些技术没有被利用，因为N+3项目中得出的研究结果，你和我一样，就像金矿一样。我的意思是，这些都是非常有价值的研究成果。我们研究了这些技术，但其中许多技术被确定，但它们还为时过早，对吧？所以你看到N+3项目缩小范围，变成了SFNP。

以及最终的技术。最终，SFNP只是翼身融合体、小核心发动机、更高的升阻比。现在你重新启动这个过程。可能在N+3项目开始时被确定但被搁置的许多技术，因为它们还不成熟，现在将再次被研究，并说，如果我们现在关注2050年，这些技术是否合理？

是的，理查德，你能……我知道我们在介绍中简要提到了它们，但你能介绍一下在这个新阶段或AACES项目中将包含的一些项目吗？

是的，你提到了有五个奖项，其中波音公司领导的团队是Aura，波音公司在N+3项目中也参与其中。还有两家独立的公司，以及它们的合作伙伴，包括宾夕法尼亚州立大学、密歇根大学和麻省理工学院，它们参与了电动飞机项目，有趣的是，该项目由约翰·朗福德领导，他曾经是NASA的员工，现在有了自己的公司。他有一个团队正在研究分布式电力推进，就像小型飞机一样。

他们现在正在飞行……零排放飞机……你知道谁在做翼身融合体项目吗？嗯，他们正在研究低温燃烧，并且也在研究管状翼身融合体概念。佐治亚理工学院是唯一一个大学领导的团队。

嗯，他们有一个概念。他们从氢气基础开始，但像其他团队一样，他们也在研究各种可能性。普惠公司是一家发动机制造商，他们参与了第一阶段的MIT团队和其他团队，他们正在研究从他们的氢气概念开始，这是从他们的研究工作中得出的突出概念。

但我了解到他们也在研究其他概念。在这个AACES过程中，我更多的是担任顾问的角色，而不是直接参与选择过程。所以我不知道细节，我也期待着看到结果。

但是基本的前提是，把自己放到未来，足够远的未来，才能跳出思维定势。在这种情况下，就像打开大门，看看你认为未来的能源状况可能是什么样子。我们会大量使用可持续航空燃料吗？会是氢气吗？会是天然气吗？你知道，无论它是什么，可能是高度电气化的。

因此，应该进行探索，就像在N+3项目开始时一样。许多人都不记得的是，在第一阶段，许多团队都在研究替代燃料，而不是可持续航空燃料，这非常令人兴奋。但是当他们将其缩减到第一阶段时，许多这些东西都被淘汰了，因为在20年内改变能源基础设施的时间太短了，你知道。所以这再次打开了大门。

所以，我们写过关于你的文章，因为行业不仅仅是一项研究。你知道，来自行业的一些项目有额外的阶段，你知道，Aura继续从MIT领导的Aura项目中获得数据。它经历了几个阶段，然后才被波音公司采用。

波音公司将其变成了X-56项目，也就是他们的糖果项目。我认为它经历了五到六个阶段，仍在进行中，并探索着翼身融合体的基本原理。但由此产生了赌注。

因为，戈林，我喜欢所有由此产生的协议，因为，你知道，在糖果研究中，他们有所有这些设计，他们有糖果，也就是电动混合动力飞机。他们有冻结，这是液态天然气，并对替代能源进行了初步研究。但我认为它更全面，因为它没有假设能源在到2050年的过程中保持不变，你知道，戈林非常密切地关注着商用飞机的氢气技术。他注意到，这是NASA首次公开承认氢气技术。你知道，到目前为止，无论我们如何提出关于氢气的问题，都是能源部的工作，但现在至少看到了一些研究将氢气纳入其中。是的，所以AACES……

绝对是一项协调一致的努力，它打开了大门，并研究了所有这些事情。但是通过我们的大学领导和项目，你知道，现在已经有四五年了，我们有了来自安诺伊的骗子概念。这是一个基于氢燃料电池的概念。

还有一些较低级别的活动，你知道，大约从2020年开始，你知道，在欧洲，你知道，它变得流行起来。我们进行了一些探索性研究，但我们不会立即改变方向，说这是答案，因为实际上还不清楚这是答案，因为关于如何过渡有很多问题。有什么不同吗？有什么东西更适合过渡到不同的燃料吗？我们真的不知道……但这就是我们正在探索的原因。

但AACES是一项重大推动。我认为你将来会听到人们谈论这种变革性的东西，未来的能源格局是什么？你会听到AACES的概念。

你会听到一些内部的概念。嗯，我认为戈林报道了我们在NASA内部进行的一项种子研究，即CHARGE项目。这是一个低级别的活动，你会听到骗子，还有一些大学研究正在研究铵等东西，在约翰·卡巴利斯蒂克的项目下。

但有些人记不起N+3项目了，当我们结束第一阶段时。嗯，有一种反应。NASA的人们对所有事情都感到兴奋，然后我们限制了很多可能性，我们可以在N+4项目中研究。

因此，当我们进行N+3项目的第二阶段时，我们允许四个第一阶段的获胜者竞标N+4项目，为期12个月的N+4项目，我们说，如果我们再给你15年，10年或15年，还会有什么回来呢？我们称之为糖果团队，这是四个团队中唯一一个竞标的团队。其他人都说他们想继续关注他们的N+3项目，深入研究它，这就是导致糖果冻结的原因。嗯，这是基于液态天然气的……翼身融合体，带有尾部推进器。

关于此项目有一份2012年的报告。所以，糖果伏特是波音公司领导其团队的项目。如果你回顾2008年，有很多关于电气化的讨论。

你知道，客机正在变得更加电气化，但不是在推进系统中……而是在某种程度上是电动辅助动力系统。有很多讨论，但我认为NASA有一个名为N3-X的概念，这是一个超导翼身融合体，所以它有点超前。但是一旦我们有了糖果伏特，这就有NASA的印章，也有波音公司的印章，这表明这是可能的。

在我看来，这是大型飞机完全电气化推进的转折点。我记得我和马蒂·布拉德利参加了一个电池会议。我们是唯一的人，我们故意这样做。

这是一个纯粹的电池会议。我们是那里唯一从事航空业的人。马蒂站起来介绍了糖果伏特。我们的想法是，这些电池专家会把我们赶出房间吗？他们没有。他们说这需要大量的工作，但你所说的内容是可能的，并且由此产生了大量的工作，遍布世界各地。嗯，我认为实际上……

想让戈林参与进来。所以这不仅仅是物质。但我的意思是，现在要做的其中一件事，戈林谈到了新的指标，他早些时候提到了这些。

我们需要明确的一件事是，NASA提出了这一点，并且行业喜欢这一点。我没有采访过琼·莱恩关于电气化的问题。我们喜欢这些指标。

当我提出这种世代观念时，N+1、N+2和N+3，N是当时的最新技术，N+1是下一代技术，在2000年代初期，是700到800。N+1将成为MAX 20型技术。N+2是下一代技术。N+3是2035年的技术。所以，如果我，你知道，戈林可以解决这个问题。回顾过去，这产生了巨大的影响，因为，你知道，你有了AACES中的零排放飞机，零排放飞机是翼身融合体。

其中的许多技术来自NASA的一个名为ERA（环境责任飞机）的项目，该项目的目标是N+2，你知道，所以我们必须意识到，即使像，你知道，这些非常简单的名称，N+1，但如果它们运作良好，就会产生令人难以置信的持久影响。这就是AACES的承诺。但是，戈林，你想谈谈这方面的事情吗？

是的。我认为我想问理查德的一个领域是这些新的指标，我们已经几次提到过，事实上，它们是黑白分明的，每个人都可以瞄准，至少它是一种很好的基准，让每个人都可以根据它来判断进展。如果你喜欢，你知道你早些时候说的，理查德，关于，你知道，你打开了大门。

你几年前与电池专家谈论了可能的艺术。现在我们正在关注其他能源。你发明了LNG，当然还有未来的液态氢。

很明显，这些新的指标已经发展到包含这一点。事实上，关于我们最终会在20年后或更长时间内处于什么状态，仍然存在很多不确定性。所以，你能否简单地向我们介绍一下修订后的目标，以及这如何反映在其中？

因此，这个指标表可以追溯到2006或2007年，当时Fakir是固定翼项目的实质性项目经理，并且他……我认为它可能起源于N+1、N+2，所以我们从N+1、N+2开始，并在推出最初的规范时增加了N+3。这些指标多年来一直在变化，事实上，当我们推出N+3时，我们有一个更激进的噪声目标，基本上是在机场实现“零噪音”，目标是55分贝。

其目的是通过第一阶段和第二阶段的工作，我们会对其进行修订。我们将其设定为有抱负的目标，看看我们得到了什么反馈。我认为在AACES中也会发生同样的事情，即我们提出的长期目标。

我听到人们称赞它们，也听到人们说，“我的天哪，考虑到时间框架，它们太激进了”，它们并没有超出中期目标太多。但我希望它们能找到合适的平衡。

现在，关于开放式，你的问题与在一个碳排放量下降或直接相关的世界中，你可以继续按照我们过去的方式进行。但如果你进入一个燃料中没有碳的世界，例如使用氢气，那么尾气中的碳排放量就会减少。为了公平起见，你确实需要从生命周期来看待碳排放，但你也需要关注能源效率。当我使用旧的TAG进行IK研究时，我们试图整合许多氢气研究，能源效率差异很大，而且大多数情况下，如果使用氢气，能源效率会下降，因为你增加了更多的体积，因此增加了更多的结构和重量，即使燃料更轻。感觉像是一个相当激进的目标，那就是如果你能保持能源效率并使用氢气，那么你就是赢家。因此，在新表格中，如果你使用直接替代燃料，则会有一个更严格的目标，即减少更多的燃料燃烧，而如果你使用零碳排放的燃料，则保持相同的中期目标水平，只是为了描绘出前景。

对吧？我们已经看到你从燃料燃烧，正如你所说，转变为基本上类似于汽车级别的能源消耗指标。因此，这是基于这种范围、飞机几何形状以及所有这些因素的组合。但我认为另一个有趣的方面是转向了非挥发性颗粒物（NVPM）方面，以及这可能反映了人们对控制排放的日益增长的认识，以及推进系统至少要考虑到这一点。

它也是当地空气质量因素之一。而且，在过去三四年中，NVPM领域的CAP标准也发生了变化，因此得到了认可。

如果你回顾最初的N+3，有一行是关于场长（field blank）的，因为每次短距起降都会发生变化，多年来我们也曾经有一个巡航噪声指标，由于现在技术上没有巡航噪声指标的CAP，所以我们去掉了它。但NVPM包含在内。正如你所说，我认为是时候关注当地空气质量了，将其包含在内是相关的，并且始终包含噪音，噪音会消失。

还有燃料燃烧，但在燃料燃烧到能源消耗方面存在很大差异。所以，就我个人而言，我认为当任何人谈论燃料燃烧时，当开始混合电池和混合动力时，他们实际上应该谈论能源消耗，真正重要的是你使用了多少能量，你确实需要跟踪生命周期才能知道能量来自哪里，才能知道你是否真的取得了进展，但最大的区别在于，与其将能源消耗与最佳飞机或具有基于重量的CAP CO2标准的特定飞机进行比较，我们现在有了一种特定飞机无关的指标。你努力达到这个目标，但它是一个能量指标，它本身并没有考虑燃料的清洁度。所以这是一个挑战。

是的，还有什么最后的想法吗？

在我们结束之前？我只是想强调N+3的重要性。它最初是一系列非常有趣的研究，但随着时间的推移，它证明它为随后的几年绘制了一张路线图。

我们正在开发新一代发动机，从一开始就采用混合动力设计，小核心，非常高的旁通比。我们可以非常快速地进行高比率复合材料工作，我们需要这样做才能快速更新机队并快速推出更多可训练的飞机。我们必须建造。

我们必须迅速达到每月60或70架的速度。我们不能花数年时间才能达到60架或类似的数量。我们将迅速达到目标。

所以我们解决这个问题可以追溯到，制造更高推力发动机非常非常困难。然后是电气化，混合动力电动飞机，例如飞行演示部分。别忘了，还有很多关于空中交通管理的工作正在进行。

然后是Exit to Six，我们真的不知道Exit to Six的影响是什么。但这提出了波音公司可能会为未来的飞机进行架构更改的可能性。因此，我们必须在这种情况下看待AACES，并说，如果它像N+3那样有效，那么就会有一张路线图出现。

Guy会驱动，无论如何都会决定何时使用NASA的投资和工业投资，因为NASA不会单独做任何事情，它只与工业伙伴合作，成本分担等等。因此，我们将制定这张路线图，为美国工业规划未来的发展道路。因此，我们现在真的需要了解这些研究的潜在重要性，以便将其规划出来。

谢谢，伟大的男人们，也感谢你，Rich，以及Asian，感谢你保持积极就业和兴奋，并希望激励下一代的行业。这就是今天的Check Six播客。别忘了在你的播客应用程序中关注我们。

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