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让绿色飞行更可行?是复合材料还是生物燃料

2013.12.23

  在航空领域,新材料与生物燃料的开发、研究和利用都让飞行变得更加环保节能,也让旅客和航空公司受益匪浅。在当今全球性温室效应日趋严重,各种矿物质燃料碳排放量有增无减的情况下,开发绿色、可持续的生物燃料已经被提上了议事日程。

  尽管现在航空界为碳排放争论得喋喋不休,但人们用实际行动表明了他们对环保的关注。使用新材料和生物燃料的飞机更是受到旅客的追捧,这自然也成为航空公司最大的卖点。然而,新材料和生物燃料谁“爱”蓝天多一些,还没有一个明确的答案。不过,从目前的推广和实际使用情况看,新型复合材料在可行性方面似乎更胜一筹。

  其实,在航空领域,新材料与生物燃料的开发、研究和利用都让飞行变得更加环保节能,也让旅客和航空公司受益匪浅。在当今全球性温室效应日趋严重,各种矿物质燃料碳排放量有增无减的情况下,开发绿色、可持续的生物燃料已经被提上了议事日程。成功飞行的“地沟油”航班,就是一个很好的开端。代表航空运输业所有部门的非营利组织航空运输行动小组(ATAG)估计,到2020年,航空业使用生物燃料的份额将达到15%,欧洲航空业将因此减少3500万吨碳排放量,从而节省20.1亿美元成本。

  当然,新材料的研发和使用也日新月异。相关飞机经济研究部门表示,现在飞机制造所使用的新型复合材料得到了很大改进。这些材料质量更好,制造方法更加高效、环保,也在更大程度上减少了飞机重量和油耗。据统计,几年前,飞机复合材料的使用比例未超过10%,而现在已经提高到了50%以上,飞机重量也减轻了10%~40%,结构设计成本降低了15%~30%。

  然而,人们发现,“地沟油”等生物燃料还是有缺陷的。目前,生物燃料所能满足的市场需求较小。而如果这种燃料被大量使用,未来可能让大片的热带雨林和至关重要的生态系统遭到破坏,甚至还会出现“与粮争地”的情况。所以,在没有发现更好的生物燃料原料之前,“地沟油”等生产的生物燃料的实际数量还相对较小。

  相比之下,新型复合材料则有很大的不同。由于生产技术的进步,复合材料的成本在逐步降低。同时,复合材料非比寻常的物理特性,也使得加工技术和检测维修技术飞速发展。这一跨越性的改变,促进了航空界对复合材料需求的增长,其生产供应也在不断扩大和完善。正是生产和运用新型复合材料的新技术、新设备和新方法在不断创新,复合材料在飞机上的使用才越来越广泛。反过来,这又推动了复合材料市场的快速增长。可以说,一个航空复合材料的新时代正向我们走来。

  比如,空客公司在生产空客A310-300飞机时所采用的复合材料仅占飞机总重量的5%。在技术进一步提高后,不仅空客A350XWB飞机复合材料的占比提高到了53%,而且该机型的第6年中期检修可合并至第12年的大检修。

  美国航空航天局研发的拉挤棒缝合技术,是旨在进一步减轻复合材料重量的又一新工艺。该项目负责人表示:“分析结果显示,我们可将飞机重量在波音787飞机的基础上再减轻10%。”在自动化水平方面,以往手工操作,一个工人每小时按零部件不同和位置差异,最多只能铺放1千克的复合材料。而现在使用机器进行铺放,每小时可以处理5.15千克。自动铺放还可以生产出精度更高的组件,零件装配也变得更为轻松快捷。GKN 航空航天公司首席工程师吉尔表示:“这就意味着,无论是模具还是器械,其效率和利用率均得到了提高。”

  在未来的复合材料加工方面,微波焙烤技术已进入试验阶段。与以往相比,这种技术的成本更为低廉和节能。如果推广开来,不仅能够节约投资成本,还可以降低生产和加工成本。由于成本始终是一个巨大的驱动因素,Spirit航空系统公司负责复合材料的助理技师布拉德·包里林认为,成本下降后,复合材料的使用将显著增加。

  目前,庞巴迪也是使用新材料和技术工艺较多的飞机生产商之一。该公司项目总监塞巴斯蒂安·米洛表示,庞巴迪C系列飞机大量使用复合材料,机身重量将减少2000磅。不仅如此,使用复合材料还能够简化生产流程,降低维护成本,能同时为庞巴迪和运营商节约成本。当然,舒适、安全和环保的飞机将更受顾客的青睐。

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