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美欧大飞机预研计划开展情况分析

时间: 2024-01-15 13:43:34 | 作者; 雷火竞猜官网首页

民用航空工业是以高技术为特征的产业，大飞机更是集成了众多先进科技成果的结晶。美欧在737、A320取得商业成功的背后，离不开大量的技术预研投入。当前，新一轮科技革命和产业变革正在重塑全世界创新版图和经济结构，新能源、新材料、新信息技术等领域的迅猛发展，将对包括大飞机在内的航空装备发展产生颠覆性影响。

根据波音、空客等行业巨头的计划，2035年前后下一代大飞机将进入市场。为此，美欧等国都提前布局，针对下一代大飞机市场需求，实施了多个技术预研计划，既包括波音、空客等主制造商从企业未来的发展角度提出的计划，也有政府（美国航空航天局、美国联邦航空管理局、欧盟研究与创新总署）设立的国家/地区级研究计划，充分说明了大飞机技术预研的重要性和需要国家创新体系参与的复杂性。

本文将对美欧目前开展的主要大飞机相关预研计划从背景、目标和内容、进展等方面做宏观介绍，以期为我国下一代大飞机发展提供借鉴。需要说明的是，欧美大飞机预研计划内容覆盖面广、项目数多、跟踪工作量大，部分计划的最新情况尚未掌握。

美国航空航天局（NASA）于2016年成立了航空研究任务事业部，负责统筹开展航空领域的基础研究和应用研究。2018年，NASA在战略规划中提出“通过革命性技术的研究、开发和转移改变航空业”的宏大目标，NASA航空研究事务部据此提出了21世纪的发展构想，即“通过高风险、高回报的研究实现无与伦比的灵活、更安全、更洁净和更高效的航空运输。”

NASA航空研究事务部认为全球航空业有三大趋势：全球对高速交通需求保持增长，对航空的经济可承受性、可持续性和环保提出更高的要求，新技术的加速融入。对此，NASA航空研究事务部提出六项战略重点：全球航空的安全、高效增长，民用超声速飞机的创新发展，超高效民用飞行器，向低碳推进系统的转变，实时系统级安全性保证，飞机有保障的自主飞行。

为进一步落实战略重点，NASA航空研究事务部设立了“空域运行与安全性计划” “先进飞行器计划” “综合航空系统计划” “变革性航空概念计划”四大研究计划，加速改善航空能源效率、促进空中运输系统变革、实现航空安全性和灵活性的提升。2021财年为支持地面试验设施的可持续发展，增设了“航空学评价与试验能力计划”。

航空研究任务事务部的五大研究计划围绕飞机设计技术、跨学科技术、技术集成验证、地面试验能力、运营管理5个领域进行布局：

先进飞行器计划：支持先进工具、技术和概念的开发，使下一代民机更安全、能源利用更高效和环境影响更低。

变革性航空概念计划：通过培育跨学科革命性概念、实现航空变革，利用航空与非航空技术的集成，创造新概念与技术。

综合航空系统计划：通过实验性飞行研究和革命性创新的综合技术验证探索，开展系统级技术和概念的研究。

航空学评价与试验能力计划：为NASA航空研究的地面试验能力发展提供支持。

空域运行与安全性计划：开展空中交通管理和运营安全性概念相关的研究与技术开发。

据NASA连续三个财年用于民用航空科技研发的预算情况看，五大研究计划重点开展全电动飞机、安静超声速技术低声爆验证机、电推进系统、城市空运飞行器、空中交通管理技术等领域的研发工作，为NASA的多个跨计划研究活动或任务提供支持。

在五大研究计划支持下，波音、洛马、极光飞行科学公司、Dzyne技术公司、麻省理工学院等企业和高校面向超高效亚声速运输机开展了新技术探讨研究。其中，在飞机设计技术方面，波音深入研究了翼身融合体、桁架支撑机翼两种设计概念，洛马结合翼身融合及传统有尾布局的特点对混合翼身布局开展探索，极光飞行科学公司联合麻省理工研究了使用附面层抽吸效应的双气泡布局概念，Dzyne技术公司则深入分析了翼身融合布局在小型民机中的应用。

NASA在2021年发布的预算文件中透露，计划启动“可持续飞行国家伙伴关系”（SFNP），巩固美国在航空领域的全球领导地位，实现2050年航空业净零碳排放的气候目标。SFNP提出着力支持开发下一代单通道运输机、高效运营技术、可持续航空燃料。其中，下一代单通道运输机将燃油效率比当前运输机的水平提升25%~30%，计划于2030年投入使用。

下一代单通道运输机的研发技术采用NASA与美国工业界分摊成本的合作模式开展，围绕总体气动、动力、能源、材料、制造、电气化、技术验证等领域开展一系列研究：

探索研究“跨声速桁架支撑机翼”布局，测试详细的气动弹性稳定性，研究飞机结构优化及完全集成设计的具体方案，将飞机巡航速度提升到0.8马赫，油耗降低10%。

“混合热高效核心机”项目面向下一代单通道飞机，开发小型涡扇发动机核心机，将涵道比提升至15，进一步提升发动机燃油效率。

开发电气化动力系统，降低从小型飞机到单通道飞机的燃料消耗；并开展电气化动力集成飞行演示项目，实现兆瓦级电力系统在短途和支线飞机中的应用。

评估先进的复合材料结构技术在发动机中的应用，确保新型发动机技术在21世纪20年代中后期准备就绪；将目前复合材料机身结构的生产速度提升4~6倍。

将开发X-Plane全尺寸技术验证机作为标志性核心，评估桁架支撑机翼、小核心机涡扇发动机和先进电力系统等有望应用于下一代单通道运输机的技术。

2023年1月18日，NASA宣布已选择与波音建立公私合作伙伴关系，开发全尺寸验证机X-Plane，验证低阻力跨声速桁架支撑机翼（TTBW）概念，以及在未来单通道客机上使用的潜力。NASA、波音及其合作伙伴的目标是将单通道飞机的燃料消耗和排放逐步降低30%，并通过可持续技术的进步对实现民用航空2050年净零碳排放目标作出贡献。NASA将提供4.25亿美元，而波音及其行业合作伙伴将提供7.25亿美元。6月12日，NASA和波音表示，X-Plane验证机被美国空军命名为X-66A。

美国联邦航空局（FAA）始终致力于通过下一代航空运输业现代化项目提升航空运输能力，并改善效率和环境特性。为此，FAA从2010年发起“持续降低能源、排放和噪声”（CLEEN）计划，加速发展减排、降噪、降低油耗的下一代飞机与发动机技术，预计将大幅度提升航空运输业的低能耗、低排放和低噪声水平。

CLEEN计划在2010~2015年开展第一阶段研究，总投资金额超过2.5亿美元，FAA提出了4项总体技术目标：

与国际民航组织在2004年通过的标准相比，起降阶段的氮氧化物排放量低60%。

无需修改现有喷气发动机或供油基础设施，就能随时随地加注使用替代燃料和可再生燃料。

CLEEN计划第一阶段由波音、通用电气、霍尼韦尔、普惠和罗罗北美公司等5家主体来承担研究工作，在3个领域开展了8个专题研究，目前部分成果已得到应用。主要研究专题有：

发动机领域：超高涵道比发动机、陶瓷基复合材料喷管、开式转子发动机，轻质核心机、双层壁涡轮叶型，第二代双环预混旋流。

在第一阶段取得理想预期的基础上，CLEEN计划在2015~2020年开展了第二阶段研究，总投入达3.88亿美元，该阶段有4项总体技术目标：

与国际民航组织2011年通过的标准相比，起降阶段期间氮氧化物排放量降低70%，其他排放物不增加。

CLEEN计划第二阶段的研究任务由极光飞行科学、波音、通用电气、德尔塔TechOps/MDS涂层技术/美国凤凰公司团队、霍尼韦尔、普惠、罗罗北美和罗尔/联合技术航空航天系统公司团队等8家主体来承担研究工作，在4个领域开展了13个专题研究，预计第二阶段成果将在2026年得到应用。主要研究专题有：

发动机领域：紧凑短舱、综合推进系统短舱技术、低压比风扇声学设计技术、先进声学风扇和声衬、高压压气机和涡轮效率提升技术、涡轮叶片外部空气密封技术、第三代双环预混旋流、低氮氧化物排放燃烧技术、叶片前缘保护涂层、飞发多电集成技术。

在前两个阶段成果的基础上，FAA于2021年9月公布了CLEEN计划第三阶段的初步实施方案，设定了4项总体技术目标：

与国际民航组织2011年通过的标准相比，起降阶段期间氮氧化物排放量降低70%，其他排放物不增加。

CLEEN计划第三阶段的研究任务由通用电气、普惠、波音、霍尼韦尔、柯林斯等主体承担研究工作，在3个领域开展了13个专题研究，预计第三阶段成果将在2031年得到应用。主要研究专题有：

发动机领域：下一代进气道设计、高效风扇模块设计、超静音低损耗风扇、开式风扇设计、高效绿色核心机部件设计、紧凑核心机—低排放燃烧系统、下一代飞发多电集成、混合动力集成发电、先进热管理。

截至目前，CLEEN计划第一阶段发展的许多技术已成熟，正进行全尺寸的地面和飞行试验，已有结果为这些技术可明显降低油耗、排放和噪声。

（1）机翼自适应后缘（ATE）。该公司证实ATE可使飞机的燃油消耗降低2%，噪声水平降低1.7分贝。如美国商用飞机机队全面采用该技术，与2009年相比燃料消耗将减少2%，可节省12.9亿升，从而使经营成本节省120亿美元。

（2）发动机排气管陶瓷基复合材料（CMC）声学喷口。成功进行地面测试之后，从2014年开始在波音787上完成了CMC喷口的试飞，证实该技术可承受更高的温度并降低了燃料消耗，还可融入声学处理以降低噪声。该喷口降低油耗达1%，累计降噪达2.3分贝。

（3）确定替代燃料怎么样影响飞机燃油系统。2011年和2013年，波音与代顿大学研究所进行了替代燃料测试，以确定其对飞机燃油系统的影响。研究成果公开发布，帮助发展和扩充了先进燃料技术规格数据库，降低了在不改进现有喷气发动机情况下直接用可再生燃料这一策略的风险。

（1）开式转子发动机技术。2012年1月完成了缩比开式转子的风洞试验，结果为发动机噪声水平比2001年采用的国际民航组织标准低15分贝，此外与配装CFM56-7B发动机相比，可使单通道飞机的燃油消耗降低26%。

（2）先进发动机燃烧室。即双环预混旋流器（TAPSⅡ），2012年1月进行的排放测试结果显示，氮氧化物排放比2004年通过的国际民航组织航空环境保护委员会标准低60%以上，超过了CLEEN计划第一阶段目标，预计在2016年投入使用。

（3）飞行管理系统－空中交通管理系统一体化。2013年3月通过实际飞行证明飞机和“航路途中自动化现代化”（ERAM）系统（正在发展的系统，可依据各种航路信息规划最优航线，供驾驶员参照并通报给空中管制员）间的飞行轨迹同步，可向飞行员和管制员提供更可预测的飞机位置，通过更高效的航路规划实现更高的燃油节省。该公司开发了概率性间距顾问工具和垂直飞行路径优化技术，预计分别可减少燃油消耗0.7%和1%。2015年完成了飞行管理系统－发动机一体化技术的发动机地面和飞行测试，结果显示飞机的燃油消耗有显著减少。

（1）高效轻质发动机技术。2015年完成了集成其所有第一阶段技术的发动机核心机与发动机耐久性测试，确认了它们的燃油消耗的减少量和成熟度。连同附带的发动机升级，燃料消耗比目前的发动机总计减少达15.7%。

（2）替代燃料认证测试。2011年3月完成了旨在加快替代燃料国际认证的测试。

（1）超高涵道比齿轮传动涡扇发动机（GTF）和相关的先进的技术。2014年和2015年完成了超高涵道比GTF发动机先进风扇系统技术的一系列风洞试验，结果显示与配装CFM56-7发动机相比，可使单通道飞机的燃油消耗降低26%，且噪声水平比当前标准（Stage 4）低15分贝。

（2）替代燃料认证测试。2015年通过试车台和辅助动力装置完成一系列测试，以支持旨在加快几种更清洁替代燃料国际认证的工作。

（1）双壁涡轮叶型和CMC叶片轨道技术。2013年和2014年进行了CMC叶片轨道的发动机测试，与采用金属材料的设计相比，预计可将冷却气量和质量均至少减少50%。2015年完成了双壁涡轮导向器测试，预计至少可减少20%的冷却气量，并可扩大工作时候的温度范围，以此来降低燃油消耗。测试发现，CMC叶片轨道和双壁涡轮叶型可使该公司的发动机总计减少1%的燃料消耗。

（2）替代燃料认证测试。完成了9家燃料公司发展的先进、可持续替代燃料的实验室测试，选出了4种辅助动力装置用替代燃料，并在2013年成功进行了台架测试。

欧盟框架计划是由欧盟成员国共同参与的中期重大科研计划，始于1984年，以研究国际前沿和竞争性科技难点为主要内容，具有研究水平高、涉及领域广、投资力度大、参与国家多等特点。

欧盟框架计划中的航空研究计划制订始终从欧盟顶层战略出发，层层分解和落实，以满足社会需求和保障欧洲全球领导地位，并从5个方面采取一定的措施：满足社会和市场的需求，保持和扩大工业领导地位，保护自然环境和能源供应，确保安全和安保，将研究、测试能力和教育作为优先领域。

自1987年第二框架计划将航空研究以先导计划的形式提出后，欧盟对航空研究的投资力度在持续不断的增加，欧盟的航空科学技术水平和市场竞争力持续提升，在推动欧盟科学技术创新发展，支撑民用航空产品研制中发挥着及其重要的作用。欧洲开展的第8个框架计划（“地平线日启动，目前已接近尾声。

“地平线”计划将新概念气动布局、结构设计、电动飞机、绿色动力、先进复合材料、低成本制造、适航、客舱舒适性、运营保障等技术作为航空领域的研究重点。主要支持成熟度（TRL）1～6级的航空基础研究、技术开发、技术验证和演示验证类项目，包括了联合技术倡议项目和联合技术倡议项目。此外，框架计划还专门设立了一类协调和支持项目（中方称为“交流平台项目”），用于协调各国航空研究活动、扩大国际合作交流、开展技术情报跟踪、制定合作政策等工作。

截至2018年4月底，“地平线”计划的航空研发项目投资达2.13亿欧元，共立项55项，其中有7项由空客、罗罗、赛峰等传统大型航空企业承研，20项由科研机构承研，17项由巴斯大学、布里斯托大学、意大利比萨大学承研，11项由中小型企业承研。

目前“地平线”计划尚未公布项目完成情况，根据空客、MTU、罗罗、荷宇航、代尔夫特理工大学、剑桥大学等承研单位透露的相关信息，“地平线”计划的大部分研究项目已结束。其中，“尾流填充”技术完成了在机身中的探索应用，以及对推进机身技术的概念验证和实验验证；开展了缩比单通道飞机的演示验证，测试了一系列降低能耗的颠覆性技术；通过大型无人机空域融合验证检验了无人机交通管理技术。

为将成熟技术加速应用于绿色欧洲航空运输系统，改善对环境影响、维护欧洲航空产业的竞争力，欧盟于2008年2月5日正式批准“洁净天空1”联合技术倡议（CS1），瞄准《欧洲航空2020愿景》中的减排目标，面向飞机主要部件和大系统的应用加速创新研发技术。2011年3月，欧盟委员会在交通运输白皮书中精确指出了公共和私营部门为实现“存在竞争力的、可持续发展的运输系统愿景”所面临的挑战。同年，欧盟委员会又发布了《欧盟2050年航空发展展望》，明确新的挑战对加速创新和更深远解决方案提出了更迫切的需求。

2014年，欧盟在CS1研究成果的基础上启动了“洁净天空2”联合技术倡议（CS2），通过研制飞机验证平台开展关键技术的飞行试验工作，将“洁净天空”联合技术倡议的技术成果进行充分验证，并逐步加强欧洲航空业的内外合作，提升欧盟航空业和供应链在迈向绿色航空时代的全球领导地位和竞争力。

2021年，欧盟“清洁航空”计划（2021-2031）启动，重点针对2035年可能服役的新一代支线飞机、中短程商用飞机、氢动力飞机开展技术预研。“清洁航空”总投资约41亿欧元，其中欧盟计划投资17亿欧元。

CS1旨在通过改善飞机的燃油系统等举措，降低飞机的噪音和温室气体排放，减少航空运输对环境的影响，满足2020年具有挑战性的环境保护目标，即相对于2000年，飞机二氧化碳和氮氧化物排放分别降低50%和80%、噪声降低50%，同时在整个飞机制造业推行绿色设计、绿色制造、绿色维修和绿色产品寿命周期的“绿色工程”概念。因此，CS1从智能固定翼飞机、绿色支线机、绿色旋翼机、绿色发动机、绿色运行系统、生态设计等6个方面做开展技术研究。

CS2希望能够通过进一步系统性布局并推进绿色航空有关技术研发，支撑未来飞机的排放碳氮氧化物及噪声与2014年投入到正常的使用中的飞机相比降低20%～30%，并支撑欧盟航空业达成2050年前完全实现碳中和的目标。因此，CS2从大型客机、支线个方面做了新型飞机验证平台的开发，验证了“洁净天空”联合技术倡议开发的创新技术在飞机层面上的应用效果，掌控技术及风险。此外，CS2还安排了综合技术演示验证项目，从新型飞机结构、新型发动机、新型机载系统和设备3个方面进一步挖掘“洁净天空”计划研究项目以外未经验证的潜在绿色技术。

欧盟在“清洁航空”计划中，面向氢动力飞机、混合动力支线飞机、中短途飞机等领域设置多个课题，大部分项目计划开展36个月，拟通过地面测试，到2025年年底达到技术成熟度5级的水平，为2035年投入到正常的使用中的飞机进行技术储备。其中：

在氢动力飞机领域，计划开展航空氢演示器（1.17亿欧元）、多兆瓦燃料电池推进系统（5000万欧元）、大型轻量化液氢储罐（1000万欧元）等氢技术研究。

在混合动力支线飞机领域，计划多兆瓦推进系统（7500万欧元）、热管理（4000万欧元）、配电（4000万欧元）和创新机翼设计（2000万欧元）等技术研究。

在中短途飞机领域，计划开展超高效推进（1.75亿欧元）、“超性能”机翼（5500万欧元）、轻量级一体式机身和尾翼（4000万欧元）等技术研究。

目前，“清洁航空”计划已经发布2批项目征询，第一批项目（共计20个）已经批复立项，第二批项目已完成征询，尚未公布立项信息。从第一批公布的项目中分析，支线飞机领域涉及兆瓦级混合电推进、热管理、电力配送、机翼设计等主题，超高效中短程飞机领域涉及动力、机翼、飞机集成等主题。

欧盟2021年5月发布了《“洁净天空”2技术评估报告》，对CS2进行了中期评估，认为“洁净天空”计划中研发的技术在任务、机场、机队三个层面均大幅度降低了碳氧化物、氮氧化物、噪声的排放。其中：

在机场层面，固定翼飞机可实现碳减排8%~13.5%，氮减排6.5%~10.5%，噪声影响面积可减少10%~15%，受影响人口可减少10~15%。

在全球机队层面，可实现碳减排14%~15%、氮减排29%~31%，机队更新70~75%。

为促进整个航空ECO的进步，对可提高效率、降低噪声、改善体验的新技术做试验、改进和应用，波音于2010年启动了“环保验证机”计划，通过与行业和政府合作，从实验室中选取出一部分有前途的技术，采用客运和货运喷气式飞机平台，在真实的飞行环境中对新技术来测试，评估与安全性和效率有关的飞机新技术。

自2012年开展首次飞行测试以来，“环保验证机”项目对200余项潜在技术开展试飞，以加速创新进程，应对航空业所面临的挑战并改善乘客体验。这些技术涵盖安全性、新型座椅、智能厨房、降噪节能等多个领域，其中很多已经被波音或其他合作伙伴转换为现实成果，投入航线年

：第一代“环保验证机”在美国航空公司的737-800飞机上进行，共完成了14个测试项目。可优化发动机效率的可变面积风扇喷嘴、可用于飞机电力的可再生氢燃料电池、可持续航空燃料、主动发动机振动控制等技术的研发都在第一代验证机项目中得到了很好的验证，帮助波音设定更可行的环保验证试飞项目时间表，有助于增加后期环保验证机来测试的技术数量。2014年：

第二代“环保验证机”在波音自有的787-8飞机上开展，波音对动力、航电、材料制造、飞行试验等6个领域的25项技术进行了测试。其中，在动力领域，此次项目首次使用了可再生燃料进行飞行；在飞行试验领域，测试了微机电系统传感器和可能减少专用测试线缆体积的无线连接等技术；在材料和制造领域，关注的焦点是对发动机短舱和挂架进行更好的热管理，寻找能应用更多复合材料的区域；在航电领域，着重分析了改善态势感知、决策支持和健康管理的技术。

第三代“环保验证机”在Stifel飞机公司的一架757飞机上进行，完成了层流机翼、主动流动控制尾翼等技术的测试。通过改装飞机左侧机翼，波音评估了改进气动效率的自然层流技术；在右侧机翼上，NASA测试了新型防虫涂层，以减少昆虫冲撞机翼前缘后的残留物，使机翼形成更多的低阻层流；在垂直尾翼上，测试了可改善方向舵上气流的主动流动控制技术，从而使其气动效率达到最高。

第四代“环保验证机”在巴航工业E170飞机上开展，这是波音迄今为止采用的最小的一款环保验证机。该平台做了一系列新技术的测试：新型激光探测与测距系统通过激光来测量真空速、攻角、以及机外温度，比传统方法更加可靠；防冰涂料，能够大大减少结冰、排斥细菌和污垢，从而提升性能和介绍飞机的清洗工作，还能防止昆虫在机翼前缘上粘附，同时能减少气流干扰，提高气动性，使飞机降低6%的油耗；全新加装的特殊机翼板条，能够降低起降时的噪音；配套的新传感器和可视化技术，有助于了解机翼的层流化程度。此外，还测试了巴西产的生物燃料，以90%的比例与化石燃料混合。

第七代“环保验证机”由波音与阿提哈德航空合作，在787-10飞机上完成了9个测试项目。在客舱安全方面，针对疫情后客舱环境更高的要求，该项目测试了便携式紫外线棒，可对高接触和难以清洁的表面（如驾驶舱控制面板）做消毒；在减噪方面，该项目的合作伙伴赛峰对起落架进行了改装，波音与NASA合作对下一代商用飞机的气动声学进行了全面的研究。

第八代“环保验证机”由波音与阿拉斯加航空合作使用737 Max 9飞机开展。该验证机已于2021年6月29日完成首飞，计划进行20项技术的测试。其中，波音与美国国家海洋和大气管理局合作测量大气中的温室气体水平，以支持该机构的气候建模和长期预测活动；测试了一种可以明显降低对臭氧层影响的新型飞机灭火剂——三氟碘甲烷（CF3I），用于替代已经停产的哈龙（Halon）1301产品；评估了降低现有发动机噪声，并探索在新一代发动机上使用短舱降噪衬层的可能性；回收777X机翼生产中的碳纤维复合材料，用来制造客舱侧壁，以降低油耗和客舱排放，并支持波音可持续制造的目标；测试可持续航空燃料的混合燃料在飞行中的使用情况。

第九代“环保验证机”由波音使用自有的777-200ER飞机开展。该验证机计划测试约30项旨在改进航空航天业可持续性和安全性的新技术：“回收的铝合金和钛合金金属废料用来制造飞机内饰部件”技术，以提升原材料利用效率并减少能耗和制造垃圾；测试“植物纤维增强聚合物复合材料制造座椅桌板”技术，该材料具备100%可降解、成本低、重量轻等优势；采用SMART涡流发生器，改进起降期间的气动效率；使用增材制造技术生产飞机与发动机零件，以帮助降低油耗和减少制造垃圾；配备增强型平视视觉系统，帮助飞行员改进操纵效率；将使用获批的最高可持续航空燃料掺混比例。

波音接着使用777-200ER飞机开展“环保验证机”项目，计划测试19项技术：可持续机腹货舱侧壁面板，由40%的回收碳纤维和60%的生物基树脂制成；100% 可持续航空燃料兼容的光纤油量传感器；具有智能机场地图功能的电子飞行包软件，提供相关机场信息以支持安全滑行；使用当地最高可用混合比可持续航空燃料开展所有飞行测试。

2023年4月27日，波音宣布拓展“环保验证机”项目，新增787-10梦想飞机作为首架“探索者”飞机，开展特定技术测试，计划于6月从西雅图飞往东京、新加坡和曼谷进行飞行测试，与日本、新加坡和泰国的空中导航服务提供方协同优化航路，实现飞越多个区域的最佳飞行路径，验证通过协调全球各个空域管辖区之间的导航改进运营效率，将飞机的油耗和排放降低10%。3. 研究进展

通过“环保验证机”项目所开展的评估，波音将测试超过250项技术，旨在帮助航空业实现脱碳、提升运营效率，以及增强安全性和乘客体验。约三分之一经过测试的技术已在波音的产品和服务中得到应用，其中包括：

737 MAX系列采用“先进的技术”翼梢小翼，有效改进气动效果，降低油耗和排放。

随着航空业界对飞机性能和研制效率的要求逐渐提高，飞机制造商需要采用全新的方法来设计和制造飞机机翼这一核心部件。由于传统碳纤维结构的制造成本要比传统的铝结构高很多，且需要更长的研制周期，空客从2015年开始开展了“未来之翼”计划，提高单通道客机复合材料机翼的研制速度并降造成本，为下一代飞机做技术储备。

“未来之翼”依托空客位于英国菲尔顿的机翼集成中心开展，聚焦研发材料、制造和组装技术，以及气动设计和机翼结构方面的新技术，使新产品的研发周期由8年缩短至5年。该计划通过研究低成本复合材料，明显降低生产机翼部件的设备和工具成本，并缩短生产周期；通过扩大复合材料在机翼中的应用限制范围，减少零部件数量；推动复合材料制造工艺的突破，以较高的速度、较低的成本制造复合材料机翼；探索使用系统集成的方法，实现自动化装配、提高生产速率探索机翼翼尖折叠等方案提高机翼升阻比。

根据有关报道，空客将研制三个全尺寸演示验证机翼，第一个用于测试、了解新技术在结构方面的潜力，第二个用于测试机翼与机体等结构的装配技术，第三个用于探索提升生产速率。

在全球气候平均状态随时间的变化的大背景下，空客为积极应对当前温室气体排放、减少航空运输对环境影响，进行了多年探索和研究，认为氢作为一种清洁的航空燃料具有广阔的前景，并很可能是航空航天和许多别的行业实现气候中和目标的解决方案。2020年9月，空客发布面向下一代零排放商用飞机的发布了3款设计概念，并提出了技术成熟计划。

空客认为氢能作为一种清洁的航空燃料具有广阔的前景，并很可能是航空航天以及多个别的行业实现气候中立目标的解决方案。下一代零排放商用飞机以氢为能源，提出的3款设计概念分别代表了不同技术路径，探索各种动力技术和气动布局。

窄体客机方案采用常规的筒状机身，由2台由液氢涡扇发动机提供动力，可搭乘120～200名乘客，航程达3700公里，可实现跨洲际运营。涡桨飞机方案最多可容纳100名乘客，使用涡轮螺旋桨发动机提供动力，航程达1850公里；翼身融合体设计的具体方案可搭载200名乘客，配装2台氢动力涡扇发动机，通过混合电力系统驱动机身后部上表面的8个风扇为飞机提供动力，航程大约6300公里。根据初步计划，空客将于2024年决定氢动力客机的最终设计的具体方案，并准备在2025年内实现技术验证机的首次飞行。如果一切顺利，世界上首架氢动力客机有望在2035年投入运营。

空客尚未确定下一代零排放商用飞机的最终构型，目前开展的初期研究工作集中于技术探索，确定安全性等方面的关键参数。根据近期报道，空客在氢能的生产、储运、应用等领域开展了一系列前期合作：在英国、西班牙、德国、法国成立氢技术中心，开发低成本低温燃料系统及低温液氢罐；与CFM国际公司合作研发氢燃料直燃机；与澳大利亚FFI、日本川崎重工、韩国仁川机场合作开展氢燃料应用研究；与新加坡、新西兰合作探索氢能客机运营；在新加坡研究建立氢能源枢纽。