Solar Impulse的太陽能飛機(jī) 

每當(dāng)乘坐飛機(jī)在起飛的一剎那都會想起《逍遙游》里“水擊三千里，摶扶搖而上者九萬里”的大鳥。這只“大鳥”扶搖直上的動力源非神力，而是航空燃油，航空燃油卻又恰恰是從不可再生而當(dāng)下一路看漲的石油中提煉出來的。每年占全球二氧化碳排放總量2％的高污染也是國際航空業(yè)的一大“心病”。在雙重“煎烤”下的國際航空開始探索 “新”能源。

生物燃料逐漸替代航空燃油？

根據(jù)國際航空運(yùn)輸協(xié)會（IATA，以下簡稱國際航協(xié)）和Platts公司最新發(fā)布的全球航油價格，截至2008年8月22日，全球航油價格達(dá)到331.8美分/加侖，合139.4美元/桶。以2008年全年航油平均價格142.2美元/桶計算（由2008年1月1日至8月22日價格平均計算得出），相較2007年航油支出的1360億美元，全球航空公司在2008年將增加910億美元的航油成本投入，達(dá)到2270億美元。國際航空運(yùn)輸協(xié)會9月4日宣布下調(diào)對2008年航空運(yùn)輸業(yè)的財務(wù)預(yù)測。基于每桶原油113美元（航油140美元）的價格，2008年全球航空業(yè)將虧損52億美元。

在石油價格持續(xù)幾年飆升的嚴(yán)峻形勢下，繼2008年2月24日英國維珍大西洋航空公司成為世界上第一家完成生物燃料試飛航空公司，　新西蘭航空公司宣布將在今年或明年使用的一架波音737飛機(jī)的一個引擎中使用生物燃料和航空燃油的混合油；美國大陸航空公司將會在2009年投入使用的一架波音737飛機(jī)中使用第三代的生物能源；在2009年初，日航將會在波音747-300的普惠引擎上測試第二代生物能源；荷蘭航空宣布，將會在2010年開始在其F-50機(jī)組上使用以藻類為基礎(chǔ)的航油。顯而易見，一場航空燃油革命悄然興起。

本報記者日前與英國維珍大西洋航空公司駐中國聯(lián)絡(luò)處取得聯(lián)系，相關(guān)人士介紹說，維珍公司此次試飛生物燃料飛機(jī)的主要因由出于環(huán)保需求，而如果試驗(yàn)結(jié)果能夠成功替代現(xiàn)有航空燃料，將是非常理想的一件事。試飛是在波音747-400飛機(jī)的一個引擎加入20%的生物燃料，這種生物燃料成分包括巴巴蘇油和椰子油。

飛機(jī)燃油大致有三種：航空汽油、航空煤油、航空柴油。民航客機(jī)燃油因具體機(jī)型和發(fā)動機(jī)類型種類而不同：渦輪發(fā)動機(jī)多使用航空煤油；活塞發(fā)動機(jī)多使用航空汽油。也有部分小型民航客機(jī)（例如一些小型商務(wù)機(jī)）使用航空柴油。普遍的客機(jī)絕大多數(shù)使用航空煤油。

記者在采訪中國石油化工研究院有關(guān)專家時了解到，大型客機(jī)能在1萬米之上高空飛行，發(fā)動機(jī)必須適應(yīng)高空缺氧，氣溫、氣壓較低的惡劣環(huán)境；航空煤油還應(yīng)有較好的低溫性、安定性、蒸發(fā)性、潤滑性以及無腐蝕性，不易起靜電和著火危險性小等特點(diǎn)。這些性能都有精確的數(shù)據(jù)指示來表示。例如揮發(fā)性的閃點(diǎn)（閉口）不應(yīng)低于38℃、不應(yīng)高于55℃～60℃，因?yàn)檫@一指標(biāo)決定了飛機(jī)的啟動性能，有關(guān)專家對生物燃料在潔凈性的實(shí)際膠質(zhì)指標(biāo)上存在的疑慮最大：航空煤油的實(shí)際膠質(zhì)量不應(yīng)大于7mg/100ml，這一指標(biāo)乙醇類燃料比較容易達(dá)到，而生物柴油就非常困難。

在多達(dá)20多類項(xiàng)目指標(biāo)的具體指標(biāo)能否將生物燃料“拒之門外”呢？有關(guān)專家認(rèn)為，進(jìn)行生物燃料試飛的過程均有飛機(jī)發(fā)動機(jī)廠家的身影，這些指標(biāo)之所以嚴(yán)格是因?yàn)楝F(xiàn)在已有的飛機(jī)發(fā)動機(jī)在高空作業(yè)要求航油必須達(dá)到這樣嚴(yán)格的指標(biāo)，而一旦發(fā)動機(jī)廠家能夠根據(jù)試飛結(jié)果來改動發(fā)動機(jī)，也就是生產(chǎn)出適合高空作業(yè)的生物燃料的飛機(jī)發(fā)動機(jī)，那所有的指標(biāo)都可能隨之改變。這很有可能將是飛機(jī)史上的一次革命。

與我國生物燃料發(fā)展處于世界領(lǐng)先的地位截然相反的是，因?yàn)槲覈壳帮w機(jī)發(fā)動機(jī)尚不能實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)，相關(guān)專家認(rèn)為我國航空燃料替代的前景還非常遙遠(yuǎn)。

40年太陽能

讓飛機(jī)告別燃油時代

比生物燃料替代更“酷”的消息來自瑞士的陽光動力。記者在采訪國際航空運(yùn)輸協(xié)會時了解到：國際航空運(yùn)輸協(xié)會 已成為陽光動力飛機(jī)的戰(zhàn)略合作伙伴（Institutional Partner）。陽光動力飛機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)了無燃料消耗和零排放的太陽能飛機(jī)。記者電話采訪了陽光動力公司CEO André Borschberg先生。他向記者詳細(xì)介紹了太陽能飛機(jī)的基本情況?！ndré Borschberg先生說：“Solar Impulse 傳達(dá)了一個革命性的概念，突破材料、能源管理和人機(jī)界面等領(lǐng)域的現(xiàn)有瓶頸，是一架設(shè)計創(chuàng)新的飛機(jī)。”

這架飛機(jī)機(jī)翼長達(dá)80米，與空客 A-380有一比。這樣大型的機(jī)翼可為太陽能光電池提供足夠的表面積，同時可降低誘導(dǎo)阻力。與傳統(tǒng)飛機(jī)相比，Solar Impulse 的大小與重量可謂不成比例：空客重560噸，而這架太陽能飛機(jī)僅重兩噸！憑借良好的空氣動力性能，Solar Impulse 的超輕機(jī)體可承受相當(dāng)?shù)臉O限壓力。

在第一階段，陽光動力計劃制作了一架相對較小的樣機(jī)，長度為61米，重1.6噸。當(dāng)介紹如何在高空更好地將太陽能量轉(zhuǎn)化為飛機(jī)的動力時André Borschberg先生說：“從太陽能板到螺旋推進(jìn)器，飛行推進(jìn)鏈上的每個環(huán)節(jié)都必須優(yōu)化。”制造Solar Impulse需要最先進(jìn)的技術(shù)，激發(fā)和推動科學(xué)界對復(fù)合結(jié)構(gòu)、輕盈智能型材料、能量生產(chǎn)和儲存等領(lǐng)域的研究。機(jī)翼外包裹一層由超薄太陽能電池組成的“皮膚”，密封而靈活，可承受重壓和變形。駕駛艙僅能容納一位飛行員，他必須在12000米高度和極低氣壓和溫度下駕駛飛機(jī)。在最終版模型里，駕駛艙將配備生存系統(tǒng)以支持長時間飛行，生存系統(tǒng)具有耐壓、供氧和去二氧化碳、去濕等功能。這些設(shè)備也必須盡可能輕巧和低功耗，以免加重推進(jìn)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

機(jī)翼上的鋰電池白天吸收能量。太陽能所提供的24小時平均發(fā)動機(jī)功率（12HP），實(shí)際已相當(dāng)于1903年Wright Brothers（懷特兄弟）首次動力飛行的發(fā)動機(jī)功率！因此，只能通過優(yōu)化效能，降低機(jī)身重量，才能取得成功。

記者還了解到，陽光動力為達(dá)到太陽能飛機(jī)實(shí)現(xiàn)環(huán)球飛行的目標(biāo)，制定了詳細(xì)的階段實(shí)施計劃。計劃分若干階段：2007年造出第一架樣機(jī)，2008年進(jìn)行測試飛行。其任務(wù)是在2009年實(shí)現(xiàn)有史以來第一次夜間飛行。第二架飛機(jī)于2010年問世，正式冠以太陽能飛機(jī)之名。“陽光動力”自信地認(rèn)為，這架飛機(jī)將在人類飛行歷史上實(shí)現(xiàn)更多的“第一次”，足以媲美飛越美國和太平洋等飛行創(chuàng)舉。環(huán)球飛行將成為一系列偉大初演的亮點(diǎn)。環(huán)球飛行計劃于2011年5月起飛，沿北回歸線繞地球飛行一周，中途在北半球每個大陸短暫停留一次，更換飛行員，以及向公眾、科學(xué)界及政界展示成果。每次飛行會持續(xù)四至五天，這是飛行員單獨(dú)飛行可堅持的最長時間。

當(dāng)記者問到此環(huán)球飛行是否途經(jīng)中國并降落中國的機(jī)場時，André Borschberg先生說：“這要協(xié)調(diào)中國政府，如果條件允許他們一定會在中國停留。”

在“陽光動力”太陽能飛機(jī)的試飛計劃中，國際航空運(yùn)輸協(xié)會幫助陽光動力與每個站點(diǎn)、航管局之間溝通，幫助太陽能飛機(jī)進(jìn)行測試。

Solar Impulse計劃的總預(yù)算為7000萬歐元，目前已取得65%的贊助，足以支持第一架樣機(jī)的制造和試飛。記者在問到每架太陽能飛機(jī)的成本問題時，André Borschberg先生認(rèn)為，“因?yàn)橐磺卸歼€處在試驗(yàn)階段，所以制造成本現(xiàn)在還不能提供準(zhǔn)確數(shù)字。‘陽光動力’更想憑借‘Solar Impulse計劃’在全球范圍內(nèi)傳達(dá)航空業(yè)的環(huán)境保護(hù)理念。”

管理環(huán)節(jié)“新能源化”

在國際航協(xié)的協(xié)調(diào)管理中，管理方式的優(yōu)化也是非常有價值的一種能源。在油價高企的嚴(yán)峻形勢下，為了能繼續(xù)為3200萬人提供就業(yè)機(jī)會，同時繼續(xù)支持著35000億美元的整體經(jīng)濟(jì)效益，航空公司必須像其他行業(yè)一樣，改變方式以順應(yīng)市場的變化。

基于此，我們似乎有理由相信國際航空業(yè)在能源替代與環(huán)保方面所作出的不懈努力，但由于技術(shù)等客觀因素，種種嘗試需要付出更多的積極努力，當(dāng)然，更多人希冀新能源能夠?yàn)閲H航空領(lǐng)域帶來全新的前景。

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