航空业将于 2050 年实现碳中和

自工业革命以来，工业主要依赖于化石燃料氧化反应所提供的热动力。这种氧化反应会释放温室气体。现今的社会需要积极开展可持续工业开发实践，航空业也正在经历转型，预计将于 2050 年实现气候中和运营目标

Siemens Digital Industries Software 被选中为“清洁航空联合项目”提供支持，该项目将推动对支持可持续航空技术的仿真与测试的发展。

下载本白皮书，深入了解航空业面临的部分挑战和正在取得的进展。

环保飞机设计

对环保飞机设计的投入日益增多，取得了一定进展。由于有关航空业对气候变化的影响的担忧有增无减，航空公司正在积极寻找化石燃料的替代燃料来设计环保飞机，也就是可持续飞机。可供选择的方法包括以植物为基础的可持续航空燃料和电气化。其中氢气大受欢迎。

氢气的能量密度要高于天然气和汽油，燃烧后产生的副产品只有水。然而，在生产环保氢气和设计氢动力飞机方面存在着许多挑战，只有克服了这些挑战，氢气才能够作为航空燃料得到广泛采用。

可持续的航空燃料

转向可持续的航空燃料代表了航空业的变革性转型。面对液氢推进等新应用的技术时，仿真和测试必须捕捉、测量和利用所有相关的物理行为（燃烧、蒸发、流态、浮力、材料脆化等）。这需要了解基础物理学，构想新模型，获取高质量的实验结果和专业知识。

除广泛的测试能力外，加速开发还需要效率更高、融合性更强、规模更大的仿真计算。因此，向可持续航空业转型等变化需要在仿真和测试领域发起雄心勃勃的行动。数字孪生将是解决这些挑战的一个关键工具，它将有助于设计新一代氢动力飞机以及为其提供动力的环保氢气生产设施。

具有更佳重量能量密度和体积能量密度的燃料通常是没有非碳化替代品的碳化燃料。必须评估这些燃料的气候中和性，并考虑其生产和二氧化碳补偿。可持续航空燃料 (SAF) 正遵循了这一原则，使用生物源和石油回收来进行生产，并对燃气轮机和燃料系统进行改造提供支持。

加快绿色航空业发展

加快绿色航空业发展需要创新，而数字技术可为创新赋能。但是航空氢技术的发展远远超出到目前为止的技术探索，它已经着眼于在未来 20 年内实现商业化部署。这意味着这些重大变化几乎将影响所有的航空工程领域，包括结构、系统、适航性、安全性、运营、价值链、制造等，并提出独特的新航空工程挑战。这需要为所有可能的研究和开发 (R&D) 方法和工具提速以快速使行业成熟。了解 Simcenter 解决方案如何帮助加快向可持续、气候中和飞机的过渡。

新型结构和空气动力学

实现 2050 气候中和目标需要研究和开发 (R&D) 工作齐头并进并压缩工程时间。这正是新型数字化技术以及新方法和算力的用武之处，三者结合可以为未来的气候中和航空业带来重大好处。

采用氢燃料（液氢或压缩氢）和混合动力不仅影响推进系统，还将影响整个飞机结构。这些机会包括：

• 氢动力飞机集成
• 翼身融合构型
• 无油箱机翼构型
• 与结构的新型交互