可減少有害物排放的混合動力電動飛機(jī)

據(jù)外媒New Atlas報道，轉(zhuǎn)向替代性推進(jìn)技術(shù)可以在清理航空業(yè)造成的污染方面發(fā)揮很大的作用，而麻省理工學(xué)院（MIT）的科學(xué)家們提出的一項新設(shè)計為潛在的解決方案提供了一個有趣的視角。這一概念背后的工程團(tuán)隊稱，通過收集飛機(jī)貨艙內(nèi)的大部分污染，它可以減少多達(dá)95%的飛機(jī)有害氮氧化物排放。

除了飛機(jī)二氧化碳排放（占全球排放總量的2%或3%左右），飛機(jī)噴氣發(fā)動機(jī)還會產(chǎn)生另一種有害污染物氮氧化物。這與柴油車產(chǎn)生的有毒氣體相同，也是大眾汽車臭名昭著的排放作弊丑聞的中心，研究表明，這種污染物每年會導(dǎo)致數(shù)萬人因呼吸道和心血管問題而過早死亡。

其實正是大眾汽車的丑聞激發(fā)了麻省理工學(xué)院工程師們的這一新型混合動力電動飛機(jī)概念，團(tuán)隊研究了這一事件對健康的影響，并想知道是否可以將一些經(jīng)驗應(yīng)用到航空領(lǐng)域。更具體地說，該團(tuán)隊想知道是否可以將柴油卡車和其他地面車輛中使用的排放控制系統(tǒng)的類型工作到飛機(jī)中使用的推進(jìn)系統(tǒng)中，盡管這個想法帶來了一些挑戰(zhàn)。

這是因為機(jī)翼下方使飛機(jī)推進(jìn)器旋轉(zhuǎn)的燃?xì)鉁u輪機(jī)也會將廢氣從飛機(jī)后部抽出，而在它們身上附加排放控制裝置將嚴(yán)重阻礙它們產(chǎn)生的推力。該團(tuán)隊認(rèn)為已經(jīng)找到了解決這一問題的辦法，將燃?xì)鉁u輪機(jī)重新放置在飛機(jī)的貨艙中。那里，燃?xì)廨啓C(jī)為發(fā)電機(jī)提供動力，而不是直接驅(qū)動螺旋槳，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力可以用來代替螺旋槳提供動力。同時，從燃?xì)廨啓C(jī)中涌出的廢氣可以被同樣安置在飛機(jī)貨艙中的排放控制系統(tǒng)捕獲，在將其噴射到大氣中之前凈化空氣。

據(jù)研究人員計算，如果將這種類型的系統(tǒng)內(nèi)置到大型飛機(jī)的機(jī)腹中，可以消除其95%的氮氧化物排放和92%的相關(guān)早期死亡，而增加的重量只需要增加0.6%的燃料，。這樣一來，混合動力系統(tǒng)就形成了大型飛機(jī)電氣化的一個潛在的墊腳石，今天的電池功率密度有限，意味著它們無法進(jìn)行有意義的旅行。

“這將比已經(jīng)提出的全電動飛機(jī)的可行性高出很多很多倍，”麻省理工學(xué)院航空和宇航學(xué)教授史蒂文-巴雷特說?！斑@種設(shè)計將為飛機(jī)增加一些數(shù)百公斤的重量，而不是增加許多噸的電池，這將是一個數(shù)量級以上的額外重量?！彪m然這個想法目前仍然只是一個概念，但它無疑是一個有趣的視角，除了探索如何解決與航空有關(guān)的空氣污染問題，團(tuán)隊還在研究如何減少碳排放，也是一個有趣的問題。

“這仍將是一個巨大的工程挑戰(zhàn)，但并沒有基本的物理學(xué)限制，”巴雷特說。“如果你想達(dá)到凈零航空業(yè)，這是解決空氣污染部分的一種潛在方式，這是重大的，而且是以一種技術(shù)上相當(dāng)可行的方式?！?/p>

一篇詳細(xì)介紹這一概念的論文發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志上。
責(zé)編AJX