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    小科技 大綠色 綠色民航發展的科技密碼

    時間:2023年07月08日   來源:

    小科技大綠色綠色民航發展的科技密碼

    本報記者 張人尹


      民航綠色發展不只是清潔能源和可持續航空燃料的使用,而是涉及民航高質量發展的各領域和全過程。近年來,民航綠色發展聚焦人民群眾綠色出行需求,以航空器節能減碳為核心,以提高空管效率為抓手,以綠色機場建設為保障,建立從地面到空中、從場內到場外、從生產到管理、從行業到產業的綠色發展新模式。推動民航綠色發展,不僅需要科技手段的加持,更需要產業協同發展。
      CCO/CDO運行
      發力空管減排
      CCO/CDO是空管術語。CDO指的是連續下降運行,是飛行員或自動駕駛儀對航空器構型和油門進行管理,使航空器盡可能以閑置推力、連續下降的方式進場、進近與著陸。CCO指的是連續爬升運行,通過設置最佳速度、推力,以連續爬升的方式盡快達到初始巡航高度。
      目前,各大機場采用的進離場方式都是階段式的,通過航道上的雷達和導航設備,可以準確得知飛機位置,通知飛行員航跡點。但是,對飛行員來說,頻繁改變發動機推力,做好油門與剎車配合,比較考驗飛行技術。隨著導航技術的發展,空管準確率大幅提升,同時隨著社會環境保護意識的增強,如何在保證航空器安全運行的前提下,盡可能減少燃油消耗、機場噪聲、廢氣排放等成為民航業關注的焦點。在這樣的背景下,近年來,CCO與CDO相繼在我國各大機場正式運行。
      2022年,民航局印發的《“十四五”民航綠色發展專項規劃》明確,將CCO/ CDO常態化運行列入低碳民航建設重點項目,將在成渝、西安、烏魯木齊、長春等機場推進低碳民航建設重點項目常態化運行。
      為貫徹落實《“十四五”民航綠色發展專項規劃》要求,民航新疆管理局積極推進烏魯木齊機場CCO/CDO常態化運行。自2022年5月19日起,烏魯木齊機場取消CCO/CDO僅夜間運行的限制,正式啟動常態化運行。CCO/CDO常態化運行給予航空器上升、下降自主權,飛行員可以通過該技術減輕空地協同工作負荷,縮短進近時間,節約燃油消耗,減少人為“錯忘漏”現象,減少發動機損耗,減少廢氣排放。CCO/CDO的運行,還有效減輕了機組和管制員的工作負荷,提高了整體運行效率,在保障航班正點率、減少噪聲、提升旅客舒適度以及提高空管服務品質等方面發揮了重要作用。
      APU替代 推動綠色機場建設
      飛機APU為航空器上主動力裝置(發動機)之外可獨立輸出壓縮空氣或供電的小型輔助動力裝置。飛機??亢?,如果沒有外接能源供給,只能通過APU燃燒航空煤油的方式給自身供能。這樣的方式不僅工作效率較低、耗油量大,而且會造成空氣污染。據測算,一架常規大小的飛機???5分鐘需要消耗150余千克航空煤油,會產生近500千克二氧化碳,除此之外還伴隨著多種氮氧化物排放。
      APU替代設施通過輸電線和供冷管道將清潔能源輸送給停場飛機,從而減少飛機APU裝置的使用。建設APU替代設施是機場減少污染、持續推動節能減排工作、踐行環保理念的重要手段。
      重慶江北國際機場通過使用橋載APU替代設施,即安裝在機場廊橋的400赫茲靜變電源和空調設備,為??康娘w機提供機上用電,確??照{系統運行,有效提高了機坪及周邊區域的空氣質量。北京大興國際機場與所有駐場航空公司均簽訂了地面設備替代APU使用協議。與重慶機場不同,北京大興機場使用近機位廊橋下的機坪升降地井替代APU靜變電源和空調等設備。在不使用時,這些設備均停留在地井內。截至目前,北京大興機場76個近機位全部安裝了APU替代設施,實現了100%覆蓋。
      除機場外,也有飛機制造商嘗試使用氫燃料電池替代傳統的輔助動力裝置,為飛機空調、機艙照明和航電設備供電,從而達到節約能源、減少污染的目的。該型飛機計劃在2035年投入運營。
      翼梢小翼 以更少燃油飛行
      飛機機翼兩端向上或向下折疊、彎折的部分叫作翼梢小翼,一般位于飛機機翼翼梢,它們的作用是提高固定翼航空器機翼的效率以及航空器的操縱特性,使飛機的飛行狀態更穩定、更安全,也能夠在一定程度上減小飛行阻力,從而節省航空燃料。
      當氣流流過機翼上下兩個表面時,所形成的氣壓差會在機翼產生向上的升力,當升力大于飛機重量時,飛機便能夠在天空中飛行。但這時,機翼下表面的高壓區氣流會繞過翼尖流向上翼面,產生強烈的旋渦氣流。飛機飛得越快,產生的旋渦氣流就越強,從而會增加飛行時的阻力和燃料消耗。
      翼梢小翼重新調整翼尖渦流,使其遠離機翼外側并上移至層流之上。加裝翼梢小翼后,由其重新配位的小翼渦流在翼梢小翼周圍產生交叉氣流,該氣流通常與流過機翼表面的氣流垂直。由交叉氣流產生的側向力含有向前的分量,因而產生阻力。翼梢小翼同時產生相應推力,有效減少飛行時的阻力和燃料消耗。
      目前,固定翼飛機上常見的翼梢小翼有上下小翼、雙羽小翼、融合小翼、雙彎刀小翼、盒形小翼和環形小翼等多種樣式。不過,最初的飛機普遍沒有安裝翼梢小翼。直到現代梯形翼梢小翼方案被提出,客機上才逐步安裝了翼梢小翼并不斷發展出更多樣式。
      光伏發電 為機場提供綠色動能
      光伏產業是全球能源科技和產業的重要發展方向,是具有巨大發展潛力的朝陽產業,也是我國具有國際競爭優勢的戰略性新興產業。目前,部分機場有較大可用空間、暢通無阻的交通和大量能源需求,對于發展光伏產業對其調整能源結構、推進能源生產和消費方式變革、促進綠色機場建設與低碳運行具有重要意義。
      杭州蕭山國際機場貨站屋面的分布式光伏發電項目通過光伏電板將清潔的太陽能轉化為電能,既可供機場使用,也可向國家電網供應。該光伏發電項目面積2.4萬平方米,裝機容量2.3兆瓦,預計年發電量307.8萬千瓦時、日均發電量8500千瓦時。與傳統火力發電相比,光伏發電每年可節約煤炭1231.1噸,減少二氧化碳3225.5噸。
      除了分布式光伏發電,北京大興國際機場在飛行區北一跑道建設了中國首個民航系統跑道周邊的光伏系統。該光伏項目利用23832塊光伏薄膜組件實現了光伏與屋面景觀綠化的結合,引領了民航領域光伏應用的創新發展。北京首都機場還在傳統光伏發電技術基礎上不斷深挖,從空間、深度上拓展光伏發電技術思路,先后將“光伏發電+儲能”和“光儲充一體化功率型增容充電車棚”等技術引入光伏項目,創新性地將光伏發電技術應用于機場地面交通中心綠化屋面、地面交通中心玻璃穹頂屋面以及首都機場附近的西湖水面等處。
      由于各機場建設情況不盡相同,目前,大型機場和中小機場都在因地制宜地開展光伏系統建設。


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