如果NASA的人可以让Matt Damon在火星上种土豆,他们几乎可以做任何事,对吗?在最新消息中,美国航天航空局上周五宣布,它将为新的五个新的“绿色”航空概念提供资助,为期两年的研究和评估。
如果一切顺利,以符合NASA的绿色航空计划,那么几年后,您可能会乘坐机翼在飞行中变形的飞机。弹出引擎盖,您可能还会看到由锂空气电池供电的3D打印电动机。如果一切按计划进行,那么由气凝胶制成的天线基座也可以在无人机市场上使用。
为什么选择绿色航空
NASA率先承认这五个新概念不一定像所介绍的那样可行。但是,无论如何,研究人员都会对他们有所了解。这个想法是为了收集有助于下一代改进的见识和信息,以推动NASA达到其减少航空排放和其他影响的目标。
该机构为此付出了很多努力。看看NASA在2012年编制的这些数字,例如:
…我们。商业航空承运人燃烧了106亿加仑的喷气燃料,总费用为316亿美元,而国际航空母舰又花费了188亿美元购买了65亿加仑的喷气燃料。国防部在2011财年使用了超过30亿加仑的航空和喷气燃料,另外花费了100亿美元。
所有喷气燃料都是造成全球温室气体排放和其他污染物的重要因素:
…美国商业航空母舰和军方消耗的燃料每年向大气中释放超过2.5亿吨二氧化碳(CO 2)…其他主要排放物是一氧化氮(NO)和氮氧化物(NO 2),两者合计被称为NO x并有助于产生臭氧;氧化硫(SO 2);和颗粒(通常称为烟灰)。
如果您发现了有关“重要”的内容,那么您就可以继续做下去。与其他来源相比,航空排放的原始数据相对较少,该行业在提高燃油效率方面已有数十年的历史。但是,航空业确实在运输部门中发挥着重要作用,在这一部门中,航空业的贡献是巨大的。
在美国,交通运输占2014年所有温室气体排放量的26%,仅次于发电部门,后者占30%。再加上美国风能和太阳能的快速增长,交通运输可能会开始进入头把交椅。这将给航空业施加更大的压力,要求其清理行为。
今年早些时候,环境保护署发布了一项调查结果,该调查结果表明了其根据《清洁空气法》对飞机的温室气体排放进行监管的权力。该机构汇总了美国所有美国国内航班和美国国际航班的数量。结果不佳。
总体而言,航空占:
•美国运输部门的温室气体排放量的12%•美国温室气体排放量的3%•全球飞机温室气体排放量的29%•全球温室气体排放量的0.5%
三个电动飞行项目
作为一个整体,这五个项目突显了NASA对电动飞行的兴趣日益浓厚。这三个方面尤其如此:
美国国家航空航天局(NASA)电动飞机(LION)的锂氧电池-这个项目的宏伟目标是开发不会分解的锂空气(Li-Air)电池。如果您熟悉Li-Air技术,这是一个很高的要求。但是,回报是值得的。与今天的锂离子电池相比,锂空气电池有可能变得更轻,更便宜,能源密度更高。
紧凑型增材制造的创新型电动机—旨在利用3-D打印来提高用于产生推力的电动机的功率密度。与其他制造相比,3-D打印的主要优点是可大大减轻重量。并非没有,但GE已经开始将3D打印应用于喷气发动机。
培养超高效的低排放航空动力:NASA还利用可追溯到1960年代的经验,正在研究用于电动飞行的燃料电池。但是,该经验主要集中在超低温下的车载氢气和氧气存储。对于较大的飞机,这样的系统将是非常昂贵的,而对于较小的飞机,它们实际上是不可能的。
NASA正在考虑的解决方案涉及一个系统,该系统使用来自周围空气的氧气以及从标准航空气体中提取的氢气。
就对化石燃料的持续依赖而言,这就打开了各种各样的蠕虫罐。好的一面是,航空业及其利益相关者(例如美国海军)一直在加速向生物基航空燃料的过渡,因此,到美国国家航空航天局准备演示其新燃料电池时,他们也许可以为天然气吸收来自生物废气的氢气。
变形翅膀
名为Spanwise自适应机翼的第四个项目适用于电动和非电动飞机。
该项目旨在大幅减少传统飞机的垂直尾翼尺寸。
为了安全起见,在飞机上内置了较大的机尾,以防止飞机在起飞或着陆期间因发动机故障而保持在跑道上。一切都很好,但是结果是每当飞机安全飞行时就产生了不必要的质量和阻力,这基本上是一直存在的。
NASA的解决方案是将跑道定心任务移至机翼,使其折叠起来并在需要时充当舵。挑战在于设计一种能够无缝工作且不会给飞机增加过多重量的机制。
无人机呢?
第五个项目是“用于视线通信之外的轻巧,适形的天线”。顾名思义,它涉及基于超轻量的气凝胶(又称为“液体烟雾”)创建贴合型天线基础。新的基础旨在使无人机能够使用卫星跟踪系统,而不会增加过多的重量和阻力。
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图片(已裁剪):通过NASA。