世界上最大的太陽能飛機(jī)“陽光動力”2號于北京時間3月31日凌晨抵達(dá)重慶江北國際機(jī)場，正式開啟中國之旅。飛機(jī)在短暫停留后將飛往南京，此后將在太平洋上空飛行五天五夜到達(dá)美國夏威夷，并繼續(xù)后續(xù)行程。
這一史無前例的環(huán)球之旅引發(fā)了全球各界人士的強(qiáng)烈關(guān)注，標(biāo)志著可再生新能源在航空業(yè)發(fā)展史上又一個里程碑。業(yè)內(nèi)人士預(yù)計，隨著未來航空領(lǐng)域低碳化的改革浪潮繼續(xù)推進(jìn)，新能源飛機(jī)的應(yīng)用前景將得到進(jìn)一步拓展。
環(huán)球之旅飛抵中國
3月31日1時35分，從緬甸曼德勒起飛的全球最大太陽能飛機(jī)“陽光動力”2號，在歷經(jīng)20小時29分航行1500公里后，順利降落在重慶江北國際機(jī)場。
飛行員伯特蘭·皮卡德在飛機(jī)降落后發(fā)表推特稱，“陽光動力”2號到達(dá)中國，證明了“我們可以用清潔能源創(chuàng)造奇跡”。
“陽光動力”2號是瑞士設(shè)計制造的一款能在不添加任何燃料、只利用太陽能作為能源的情況下晝夜飛行的零污染飛機(jī)。它以碳纖維為主材料，機(jī)翼長72米，重量僅為2.3噸，與一輛小型汽車相當(dāng)。飛機(jī)最大飛行高度達(dá)8500米，最高時速140公里，平均速度為100多公里。飛機(jī)機(jī)翼中共裝載17248片高效太陽能電池，電池能量轉(zhuǎn)化率達(dá)22.7%，可為四臺無刷直流發(fā)電機(jī)提供動力，并能在白天給重達(dá)633千克的鋰電池充電，以滿足夜間飛行的能源需求。
此次從緬甸飛抵中國的航程是“陽光動力”2號首次環(huán)球飛行的第四程。當(dāng)?shù)貢r間3月9日早晨7時12分，“陽光動力”2號從阿聯(lián)酋首都阿布扎比起飛，在隨后數(shù)日已先后抵達(dá)阿曼首都馬斯喀特、印度艾哈邁達(dá)巴德和瓦拉納西，以及緬甸曼德勒。按此前公布的路線圖，“陽光動力”2號環(huán)球飛行總里程為3.5萬公里，共停留12個城市，下一站是中國南京，接著將飛往美國夏威夷、鳳凰城等地，橫穿美國后飛越大西洋，經(jīng)停南歐和非洲，并最終返回起飛地阿布扎比。據(jù)最初預(yù)計，此行全程將歷時五個月。
據(jù)法新社報道，此次飛抵重慶的這段行程是“陽光動力”2號自開啟環(huán)球之旅以來最具挑戰(zhàn)的航程之一。云南省、四川省的山地地形為這段航程增加了不可預(yù)測性。飛行員需要在旅程一開始駕駛飛機(jī)做陡峭的爬升動作，并在只有3.8立方米的常溫?zé)o加熱駕駛艙里僅靠氧氣面罩進(jìn)行高空作業(yè)，同時還要對抗驟降到零下20攝氏度的低溫。
此外，低空強(qiáng)風(fēng)也是此段飛行的一大挑戰(zhàn)�！瓣柟鈩恿Α表�(xiàng)目團(tuán)隊(duì)表示，此次飛行全程854英里（1375公里），平均速度僅為每小時40多英里。由于風(fēng)力強(qiáng)勁，機(jī)身輕盈的“陽光動力”2號幾度被風(fēng)吹得倒飛，影響了飛行進(jìn)程。
渡過了飛抵重慶的難關(guān)，接下來，“陽光動力”2號的飛行計劃還將繼續(xù)遭遇重重考驗(yàn)。受重慶和南京近期的陰雨天氣影響，飛機(jī)無法立刻重新啟程，可能需要在重慶等待一周左右。此前，從曼德勒飛重慶的行程也是因此一再推遲，到達(dá)重慶前已在曼德勒停留了十天之久。此外，從中國至美國橫跨太平洋的飛行也將帶來巨大困難，這將是對飛行器整體設(shè)計的全面檢驗(yàn)，也將是對飛行員體能和心理狀況的嚴(yán)酷挑戰(zhàn)。
推廣清潔能源技術(shù)
此次舉世矚目的“陽光動力”項(xiàng)目由瑞士精神病學(xué)醫(yī)生、探險家伯特蘭·皮卡德發(fā)起，并與聯(lián)合企業(yè)家、前瑞士空軍飛行員安德烈·博爾施伯格于2003年11月共同組建。兩人也是在本次環(huán)球航行中輪流執(zhí)飛“陽光動力”2號的飛行員。整個“陽光動力”項(xiàng)目預(yù)算為9800萬美元，得到了德意志銀行、歐米茄公司、瑞士訊達(dá)集團(tuán)、蘇威集團(tuán)、歐洲航天局、達(dá)索飛機(jī)公司和國際航空運(yùn)輸協(xié)會等的資金資助和技術(shù)支持，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）是該項(xiàng)目指定的官方科學(xué)顧問。
該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)最初設(shè)計研制的“陽光動力”號飛機(jī)于2009年12月正式完工，并于2010年4月7日首飛，此后陸續(xù)實(shí)現(xiàn)了晝夜飛行、跨國飛行和洲際飛行。2014年4月，“陽光動力”2號誕生。作為升級版，2號機(jī)更大、更重，負(fù)載太陽能電池的數(shù)量更多，飛行速度等性能也更優(yōu)越。因此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對此次飛行成果的抱負(fù)和期望也更高。
項(xiàng)目組織方表示，此次“陽光動力”2號環(huán)球航行旨在增強(qiáng)全世界對清潔能源技術(shù)的支持力度。除了飛行過程中完全依靠太陽能提供動力以外，飛行員們也將與降落地區(qū)的官方機(jī)構(gòu)、學(xué)校舉行有關(guān)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的一系列宣傳推廣活動。此前，皮卡德和博爾施伯格就在印度艾哈邁達(dá)巴德停留了4天進(jìn)行參觀，并出席了由致力推動可再生和清潔能源發(fā)展的機(jī)構(gòu)贊助的多場活動。
博爾施伯格此前表示，“陽光動力”項(xiàng)目的成功運(yùn)行證明人類可以用更小的動力，來驅(qū)動更大的交通工具，從而達(dá)到最大限度節(jié)能的目的。它的成功為太陽能發(fā)展注入了一針強(qiáng)心劑，隨著科技不斷進(jìn)步和完善，太陽能的普及將不再是夢想。
“陽光動力”2號抵達(dá)中國引起了不小轟動�！瓣柟鈩恿Α表�(xiàng)目商業(yè)推廣主管格里高利介紹說，現(xiàn)在已有中國企業(yè)與他們?nèi)〉寐?lián)系，希望進(jìn)行商業(yè)贊助。未來，陽光動力項(xiàng)目如果建造3號飛機(jī)，應(yīng)該會有中國企業(yè)參與其中。
皮卡德說，中國已經(jīng)成為世界上風(fēng)能和太陽能的第一大生產(chǎn)國�！叭绻憧吹搅酥袊趦�(yōu)化新能源利用率上的努力，你就不會對‘陽光動力’在中國受到如此關(guān)注而感到驚訝�！�
對于未來的技術(shù)改進(jìn)方向，“陽光動力”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)設(shè)想，將著重解決光能吸收問題。因?yàn)橹挥写蠓忍岣唠姵毓π�，才可能使機(jī)上人數(shù)增加。根據(jù)團(tuán)隊(duì)預(yù)計，40多年后，能承載300名乘客的全太陽能飛機(jī)有望正式投入運(yùn)營。
新能源飛機(jī)研制競賽
“陽光動力”2號環(huán)球飛行計劃是近年來航空業(yè)新能源革命的一項(xiàng)最新成果。繼新能源在汽車行業(yè)的發(fā)展受到廣泛關(guān)注后，全球多個國家的航空企業(yè)開始加入研制新能源飛機(jī)的熱潮。專家指出，作為地球上耗能和排污最大的領(lǐng)域之一，在航空交通領(lǐng)域推進(jìn)新能源的利用有著巨大的應(yīng)用前景。
近年來，隨著全球氣候變暖和環(huán)境污染加重，對航空業(yè)低碳發(fā)展的呼聲越來越高。國際航空運(yùn)輸協(xié)會2009年向聯(lián)合國氣候變化大會提交建議書，承諾從2009至2020年，航空業(yè)年均燃油效率提高1.5%，碳排放量在2020年達(dá)到峰值不再增長，并到2050年降至2005年的一半。在此背景下，發(fā)展航空領(lǐng)域新能源的熱情不斷高漲。
太陽能是航空業(yè)最受歡迎的可再生新能源。除瑞士外，目前德國、英國、美國等許多國家都已研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的太陽能飛機(jī)。中國的“墨子號”太陽能飛機(jī)近日也通過方案評審，首架樣機(jī)將于年底舉行試飛，并有望實(shí)現(xiàn)全天不間斷飛行。專家表示，太陽能因其普遍性和巨大性而成為最具商業(yè)投資價值的新能源，未來太陽能飛機(jī)的應(yīng)用前景將十分廣闊。
除太陽能外，氫燃料對航空飛行來說也是理想的清潔能源，因?yàn)樗紵蟮漠a(chǎn)物只有水。目前，美國波音公司研制的氫電池動力輕型載人飛機(jī)和氫動力無人飛機(jī)已成功完成數(shù)次試飛，預(yù)計今后將主要用于軍事偵察和災(zāi)害監(jiān)測。中國國內(nèi)首款以氫燃料電池為能源的飛機(jī)“雷鳥”也已成功試飛，在我國新能源飛行器研制領(lǐng)域具有開拓性的歷史意義。
另外，生物能源飛機(jī)也是新能源航空領(lǐng)域一顆冉冉升起的新星。奧地利鉆石飛機(jī)公司開發(fā)的世界上首架完全利用海藻作為驅(qū)動燃料的客機(jī)，首次證明了生物燃料技術(shù)可以獨(dú)立為飛機(jī)航行提供能量。英國維京大西洋航空、新西蘭航空、美國大陸航空、日本航空等航空公司均利用生物燃料與傳統(tǒng)化石燃油的混合燃油成功完成客機(jī)試飛。近日，加注中石化1號生物航空煤油的海南航空HU7604航班成功完成載客試驗(yàn)飛行，使我國成為繼美、法、芬蘭之后第四個擁有該項(xiàng)自主研發(fā)技術(shù)并成功商業(yè)化的國家。
對于未來航空業(yè)新能源的發(fā)展前景，業(yè)內(nèi)人士給予了高度評價。有分析指出，清潔技術(shù)與可再生能源將是未來的發(fā)展方向，在各國大力倡導(dǎo)發(fā)展通用航空和應(yīng)用清潔環(huán)保能源的政策指引下，對新能源飛機(jī)的研發(fā)具有較高的社會效益和廣闊的應(yīng)用前景，未來新能源飛機(jī)有望在軍事偵察、民用通信、航拍航測、環(huán)境監(jiān)測、安保巡查等許多重要領(lǐng)域發(fā)揮作用。
技術(shù)性難題與市場化挑戰(zhàn)
盡管新能源飛機(jī)的研發(fā)如火如荼，但從整體看，新能源航空業(yè)的發(fā)展尚處于起步階段，未來新能源飛機(jī)的改良和普及仍面臨許多技術(shù)性難題和市場化挑戰(zhàn)。
首先，新能源飛機(jī)面臨的最大難題是能源的有效使用和管理�？稍偕履茉吹拈_采先天受到自然環(huán)境的限制，且普遍存在儲存技術(shù)不足、能量轉(zhuǎn)換效率低下的問題，進(jìn)而限制了飛機(jī)的飛行條件和續(xù)航能力。以“陽光動力”2號為例，由于飛機(jī)靠太陽能發(fā)動，天氣狀況不佳可能影響電池能量儲備。而且，飛機(jī)上使用的單晶硅電池是目前世界上技術(shù)最為成熟的太陽能電池，轉(zhuǎn)換效率最高為23%，但這個數(shù)字比航空發(fā)動機(jī)熱效率要低得多。另外，有研究表明，氫電池目前也僅能為小型飛機(jī)飛行提供動力，大概20年后才可能用于大型商用客機(jī)。
其次，新能源飛機(jī)的投入成本高、運(yùn)營難度大。除可再生能源高昂的開采成本外，新能源飛機(jī)的制造和維護(hù)費(fèi)用也高于普通客機(jī)。比如“陽光動力”2號所采用的碳纖維材料正是因?yàn)槌杀据^高而尚未得到廣泛應(yīng)用。
另據(jù)專家介紹，“陽光動力”2號因?yàn)闄C(jī)身輕而受風(fēng)的影響大，為避開航班尾流和旋翼下洗流的影響，需保證上方700米、下方400米沒有飛機(jī)飛行，并且由于起降時飛行速度較慢而需要避開其他正常航班起降，因此對空管和機(jī)場保障方面也提出了很高要求。
此外，在飛行性能方面，目前新能源飛機(jī)還遠(yuǎn)比不上傳統(tǒng)飛機(jī)。由于新能源飛機(jī)首先需保障節(jié)能，因此飛行速度并不高�！瓣柟鈩恿Α�2號的最高時速為140公里，與普通汽車相當(dāng)，而普通客機(jī)的飛行時速高達(dá)800公里至1000公里。另一方面，動能不足也限制了新能源飛機(jī)的載客量，這也是為什么當(dāng)前新能源飛機(jī)多為無人機(jī)或只能容納數(shù)人的原因。
總的來看，新能源飛機(jī)的加速研發(fā)無疑將成為未來航空業(yè)能源革命的主要趨勢之一。但短期而言，航空業(yè)仍無法擺脫對化石能源的依賴，航空燃料替代的前景還非常遙遠(yuǎn)。加之許多重大技術(shù)問題有待攻關(guān)，新能源飛機(jī)投入大規(guī)模應(yīng)用和市場化運(yùn)營尚需時日，新能源航空業(yè)的發(fā)展道路還很漫長。
| |
相關(guān)鏈接 |
| |
我國首次生物航油商業(yè)飛行順利完成 |
| 記者
錢春弦/北京報道 |
一架由波音737機(jī)型執(zhí)飛的海南航空飛機(jī)上月底從上海虹橋飛到北京，本次航班使用的是新型能源生物航油，這是我國首次使用生物航油進(jìn)行載客商業(yè)飛行。
這個航班使用了由中石化從餐館收集的餐飲廢油轉(zhuǎn)化而來的生物燃料。這架737的兩臺發(fā)動機(jī)均由50％航空生物燃料與50％傳統(tǒng)石化航油混合的燃料驅(qū)動，標(biāo)志著我國航空業(yè)在節(jié)能減排領(lǐng)域進(jìn)入商業(yè)飛行階段，也將對新能源應(yīng)用和綠色低碳飛行的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
波音中國總裁唐義恩表示，波音很榮幸可以通過與海南航空和中石化密切合作實(shí)現(xiàn)這一里程碑�！昂献骰锇榈膱F(tuán)隊(duì)、遠(yuǎn)見和對可持續(xù)航空的承諾，正在幫助長期改進(jìn)我們的行業(yè)和環(huán)境�！焙Ｄ虾娇崭笨偛闷衙髡f，當(dāng)天的飛行很順利，飛行體驗(yàn)和以往相比沒有差別。海航自成立以來一直堅(jiān)持履行企業(yè)社會責(zé)任，很高興能夠執(zhí)飛本次航班，見證中國民航和環(huán)境保護(hù)事業(yè)具有里程碑意義的時刻。
中國石化新聞發(fā)言人呂大鵬表示：“綠色低碳發(fā)展已成為全球共識，多年來中國石化在生物航油、生物柴油等生物質(zhì)燃料的研發(fā)應(yīng)用方面始終走在國內(nèi)前列，充分體現(xiàn)了中國石化持續(xù)推進(jìn)科技創(chuàng)新、積極踐行綠色低碳發(fā)展的鄭重承諾。下一步我們將在各方的支持下，加快推進(jìn)生物航油的商業(yè)化生產(chǎn)，為共同的藍(lán)天綠水做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。”
據(jù)了解，此次飛行使用的生物航油由中國石化自主研發(fā)，以餐飲廢油作為生產(chǎn)原料，在加氫處理后與傳統(tǒng)航油摻混后得到的混合油。該航油已經(jīng)過民航局嚴(yán)格審查，并完成發(fā)動機(jī)臺架驗(yàn)證和試飛驗(yàn)證，獲得了1號生物航油技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定項(xiàng)目批準(zhǔn)書，在保證飛行安全和效率的前提下可有效減少碳排放。
在當(dāng)下霧霾日益嚴(yán)重的環(huán)境下，以可持續(xù)方式生產(chǎn)的生物航油可減少二氧化碳排放量50％到80％，其低碳清潔特性契合可持續(xù)發(fā)展需求，且原料資源量大而廣，是替代石化燃料的重要選擇。本次航班的生物航油采用餐飲廢油作為生產(chǎn)原料，較棕櫚油原材料更加環(huán)保�？稍诒ＷC飛行安全和效率的前提下有效減少碳排放，保護(hù)全人類共同的地球。
