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新设计可以减少飞机温室气体排放

2018-4-21 08:42 来源: 环球科学 |作者: Annie Sneed


双泡”D8飞行器的几何模型

供图:NASA Langley David C. Bowman
 
飞机的尾气排放对于气候的影响是一个逐渐引起重视的大问题。如果把航空部门看做一个国家的话,那么它的碳污染会排在世界的第七位。专家们预测,按照目前的排放趋势发展,飞机的排放量会在2050年因航班的增加而达到现在的3倍。为了阻止这一可怕的现象,来自麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的一个科学家团队和政府及业界的合作者正在尝试从根本上重新设计飞机。

他们提出的“双泡”D8概念如果通过实物试验,就可以大幅降低航空碳足迹并且提升燃油效率。这意味着标准的180人乘坐的波音737和空客A320将会有重大的改变——例如比传统的喷气式客机有更宽更椭圆的机身。“这就好像两个并排连在一起的气泡。”来自南加州大学(University of Southern California)的航空机械工程助理教授Alejandra Uranga解释说。他现在与M.I.T.的Edward Greitzer均为这个项目的联合首席研究员,他表示这种改造会使机身本身产生一些升力。改变的机身形状使得机翼和尾翼更小更轻,机鼻也会更具空气动力学特性。

然而最重要的变化是发动机的位置。空气在流过传统飞机的顶部时会减速,因此会增加阻力并降低飞行效率。但是D8的设计把飞机的发动机位置从通常的机翼下端挪到了机身顶部靠近尾翼处——在那里发动机会吸入减速的空气,因而大大减少了阻力。

Urange说,这些改变会使飞机比传统的客机节省37%的燃油。这个项目的主管工程师Mark Drela,Urange,Greitzer和他们在M.I.T.,NASA,极光飞行科学公司(Aurora Flight Sciences)和普惠(Pratt & Whitney)的合作者已经在NASA的风洞里搭建并测试了一个1:11的模型。新的设计和未来科技进步的结合可能会进一步减少燃油使用并最终在未来的20年内节约多达66%的燃油,Urange说道。

还有专家指出,D8的设计者必须在确保发动机对新的设计具有较强鲁棒性的同时克服经济障碍。尽管没有参与这项工作,但来自乔治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的航空工程师Brain J.German仍然表示:“这是一项非常吸引人的设计。”极光飞行公司(Aurora)目前正在探索1:2尺寸的原型机的设计发展。如果这些尝试成功了,旅客们最快可能会在2035年乘坐这样的飞机。

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