让飞机飞起来并保持在空中飞行是一项复杂而昂贵的业务。飞机占全球基于化石燃料的CO 2排放量的百分之二以上。对于世界领先的航空发动机制造商Rolls-Royce来说，提高飞机的效率来减少二氧化碳排放是一项关键任务。
罗尔斯·罗伊斯公司每年都在将其发动机及其制造材料的设计推向极限。
40多年来，剑桥一直在这一过程中发挥着重要作用。从惠特尔实验室（Whittle Laboratory）及其测试台架1973年首次开放以来，它就成为劳斯莱斯（Rolls-Royce）的宝贵研究合作伙伴，共同致力于提高涡轮机械的效率。
罗尔斯·罗伊斯很快就意识到了这种工作方式的优势，并且它与Whittle团队之间的关系有助于为罗尔斯·罗伊斯在1990年代继续建立的大学技术中心（UTC）网络定义模型。
该网络现在由位于世界顶尖大学中的约30个UTC组成，使劳斯莱斯获得了新的思想，最先进的实验室设备，至关重要的是它还稳定地提供年轻的工程人才。
剑桥和劳斯莱斯共同努力超过40年，组建2个大学技术中心
EPSRC未来推进与动力博士培训中心的合作伙伴
支持50多位剑桥博士研究生
剑桥是现在仅有的几家拥有两个UTC的劳斯莱斯合作大学之一：位于Whittle和Hopkinson实验室的大学燃气轮机合作伙伴关系和位于材料科学与冶金学系的材料UTC。2009年，它与劳斯莱斯大学技术合作伙伴关系（UTP）成为材料研究领域的主要合作伙伴，进一步巩固了与材料部门的关系，并结合了斯旺西和伯明翰大学的专业知识。
除学者和研究人员外，劳斯莱斯还一次为50多位剑桥博士生提供不同程度的支持。
从本质上讲，UTC模式意味着我们可以围绕特定专业创建活动的核心，并通过与可信赖的合作伙伴共享知识和专业知识，一起实现的成就远远超过我们的总和。”
罗尔斯·罗伊斯大学研究联络主任马克·杰佛瑞斯（Mark Jefferies）
惠特尔实验室：设计效率
多年来，Whittle实验室为劳斯莱斯发动机的许多突破做出了贡献，例如从“二维”（2D）转换为3D压缩机叶片。这一设计现已成为行业标准，可将燃油消耗降低近1％。
对于每架飞机，油耗降低1%相当于每年每架飞机减少多达765吨的CO 2 排放量，并每年节省多达24万美元的燃料成本。惠特尔主任罗布·米勒教授等目前正在进行研究向前发展下一代三维叶片设计。
用AI解决工程问题
如果有鸟或其他物体误入航空发动机，对鸟绝对是坏消息，而对发动机的压气机叶片则可能是坏消息。
工程师必须确定损坏是否严重到足以将发动机从机翼上卸下来进行维修。如果是这样的话，这将使劳斯莱斯付出巨额资金，因此不宜掉以轻心。
首选的是在刀片上使用研磨工具去除任何细小的裂纹并防止其扩散。但是叶片形状的任何变化（无论大小如何）都会影响发动机的性能。
这给罗尔斯·罗伊斯的工程师们提出了一个棘手的问题：在性能受到损害之前，可以对多少个叶片以及以哪种模式承受多少损坏？
在正常情况下，机器学习需要数千位数据进行训练。但是一次压缩机测试通常需要大约六个月的时间才能完成。以这种速度发展根本无法生成所需的数据量。
惠特尔通过开发快速测试功能解决了这个难题，该功能可以在短短15分钟内剥离，重建和测试压缩机设备，比以前快了1000倍。使用这种高速功能，Taylor和Conduit能够测试125种不同的压缩机。
尽管这代表了巨大的进步，但仍然没有给他们提供想要的机器学习系统所需的数据量。他们的反应是将测试结果与“专家启发”相结合。他们采访了罗尔斯·罗伊斯和惠特尔实验室的压缩机专家，并将他们的人类智慧融入了模型中。快速测试和专家知识的结合产生了机器学习模型，该模型可以预测损坏将如何影响压缩机的运行，准确性达到98％。
模型为何有效
UTC模型有什么作用，使这些改变游戏规则的进步成为可能？对于劳斯莱斯的马尔科姆·希勒尔（Malcolm Hillel）而言，它具有超越所有组织所面临的直接压力并提出全新的工作方式的能力。
对于米勒而言，这种关系的长久性以及建立共享知识产权的框架也是其成功的关键因素。“我们与罗尔斯·罗伊斯公司合作已有50多年了，这给双方都带来了很多好处。这意味着劳斯莱斯可以完全向我们公开其战略，这反过来又意味着我们在研究行业最感兴趣的领域时始终处于领先地位。开放性意味着技术转让非常容易。”
使用正确的材料
惠特尔（Whittle）利用其在空气动力学的专业知识来提高航空发动机和燃气轮机的效率，而材料科学与冶金学系则考虑了同一问题的另一面：这些机器的构造。
罗尔斯·罗伊斯大学研究项目经理Justin Burrows说：“航空发动机给我们带来了几乎无限的挑战。您正在以13,000 rpm的速度旋转涡轮叶片，它处于比合金熔点高200度的气流中，并且在其末端悬挂了双层巴士。”
自从UTC成立以来，开发用于高速和高温下承受巨大压力的发动机盘的镍基高温合金一直是其主要重点。如今，进一步扩展材料性能的工作仍在继续，一项新合金的专利申请可能会在五年后引入劳斯莱斯发动机。
发动机的设计正在发生变化，风扇越来越大，发动机越来越小。最终为了最大程度地提高效率，将需要一个变速箱，该变速箱可以承受材料科学和冶金学系超级合金教授Cathie Rae教授所说的“空前的冲击”，以便风扇和涡轮可以以略微不同的速度运转。剑桥团队正在研究在极端条件下运行所需的材料和耐磨性。
与米勒（Miller）一样，雷（Rae）认为，这种关系的好处是多方面的：“与剑桥这样的大学合作，使罗尔斯·罗伊斯（Rolls-Royce）可以接触到我们的学术人员，接触新思想，并接触到比任何内部研究中心都更多，更好的设备和技术。可以合理地资助。”
但是这种关系几乎是一条两条路，为剑桥研究人员提供了应对世界上最复杂的技术挑战的非凡机会。