第49屆“巴黎-布爾歇國際航空航天展覽會(huì )(巴黎航展)”6月26日在巴黎北部郊區布爾歇展覽中心落幕。巴黎航展總策劃人路易·勒波茨說(shuō),經(jīng)濟復蘇下的巴黎航展主題確定為“創(chuàng )新與環(huán)!。
參展單位在新能源、新動(dòng)力、新概念上做足文章,預示著(zhù)燃料電池、太陽(yáng)能、或者人體自身熱量可以為將來(lái)的飛機上的某些系統提供動(dòng)力。航空工程師將繼續利用大自然作為靈感的來(lái)源,一些飛機甚至可以像候鳥(niǎo)一樣結隊飛行,以減少阻力、燃油消耗和排放。
太陽(yáng)能飛機唱響主角
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巴黎航空展上展出的“零排放超音速飛機”模型記者 李明
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為了更好體現“創(chuàng )新與環(huán)!钡闹黝},航展組織者特別邀請世界最大的太陽(yáng)能飛機——瑞士制造的“太陽(yáng)驅動(dòng)”號和設計團隊前來(lái)參展。主辦方為此設置了一個(gè)專(zhuān)門(mén)的展廳,并嚴格限制進(jìn)入參觀(guān)的人數,保護這位“特邀嘉賓”。
“太陽(yáng)驅動(dòng)”項目發(fā)起人、瑞士探險家貝特朗·皮卡爾說(shuō),“太陽(yáng)驅動(dòng)”號參展,是為了向公眾展示新技術(shù)在節能和可再生能源生產(chǎn)方面所擁有的巨大潛力,并通過(guò)公眾鼓勵各國決策者采用新技術(shù)。
“太陽(yáng)驅動(dòng)”號不同于平時(shí)見(jiàn)到的普通飛機,機身長(cháng)21.85米、翼展長(cháng)度為63.4米,“相貌”看起來(lái)甚至有點(diǎn)不協(xié)調。機翼上覆蓋著(zhù)11628塊太陽(yáng)能電池板,為飛機上總重達400公斤的4個(gè)蓄電池充電!疤(yáng)驅動(dòng)”號大量使用超輕碳纖維材料,重約1600公斤,僅相當于一輛小貨車(chē),“擁有空客飛機的身材和小汽車(chē)的重量”。
“太陽(yáng)驅動(dòng)”號公司首席執行官、同時(shí)也是這架飛機飛行員的安德烈·博爾施伯格說(shuō):“‘太陽(yáng)驅動(dòng)’號本身是一架試驗飛機,制造它的初衷只是為了證明太陽(yáng)能飛機在白天和夜晚都可以飛行!
據介紹,由于碳纖維復合材料具備耐高熱的優(yōu)點(diǎn),按照設計,白天“太陽(yáng)驅動(dòng)”號可以上升到8500米到9000米的高空,從而達到最佳的空氣動(dòng)力學(xué)效率和太陽(yáng)能利用率,飛行速度可達每小時(shí)70公里。白天也是飛機“充電”的過(guò)程,多余的太陽(yáng)能電力將儲存到高性能蓄電池中,最多可供夜間持續飛行8小時(shí)。至于夜間,飛行高度將降至1500米左右,這樣可以減少耗電量!疤(yáng)驅動(dòng)”號證明了新型太陽(yáng)能飛機在黑夜也能追趕白天的腳步,從理論上可以實(shí)現永遠翱翔天際,成為名副其實(shí)的“永動(dòng)飛機”。
“太陽(yáng)驅動(dòng)”項目耗時(shí)7年,2010年7月成功實(shí)現24小時(shí)不間斷飛行,從此載入人類(lèi)飛行史冊。但它創(chuàng )造的歷史不僅于此。今年5月13日,它成功完成首次跨國飛行,從瑞士的帕耶那起飛,途經(jīng)法國和盧森堡,飛行近13個(gè)小時(shí)飛抵比利時(shí)布魯塞爾。
博爾施伯格說(shuō),“太陽(yáng)驅動(dòng)”號的動(dòng)力實(shí)際只相當于一臺摩托車(chē),卻帶動(dòng)了體積龐大得多的飛機,它的成功證明我們可以用更小的動(dòng)力,來(lái)驅動(dòng)更大的交通工具,從而達到最大限度節能的目的。它的成功為太陽(yáng)能發(fā)展注入了一針強心劑,隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步和完善,太陽(yáng)能的普及將不再是夢(mèng)想。
博爾施伯格說(shuō),“我們今天將太陽(yáng)能成功應用在飛機上,明天就可以廣泛應用在汽車(chē)、住房等方面,甚至有一天我們能夠將太陽(yáng)能儲存在某種介質(zhì)中,成為太陽(yáng)能燃料,供生產(chǎn)和生活使用。目前,太陽(yáng)能的發(fā)展仍處在初級階段,以后究竟將會(huì )以什么方式出現,現在還很難說(shuō),還需要進(jìn)一步研究和探索!彼麖娬{,雖然太陽(yáng)能可以在一定程度上替代現有能源,但并不意味著(zhù)將來(lái)的飛機都將使用太陽(yáng)能動(dòng)力。
展示未來(lái)航空產(chǎn)業(yè)新坐標
本屆航展,空客及其母公司歐洲宇航防務(wù)集團(歐航集團)主推是未來(lái)構想,展示它們對2050年航空業(yè)的遠景展望。
為了了解航空業(yè)面臨的挑戰以及來(lái)自客戶(hù)和乘客的需求,空客對分布在全球各地的1萬(wàn)多人進(jìn)行了調查。調查提出的問(wèn)題是:“你認為未來(lái)的航空業(yè)是什么樣子的?”,受訪(fǎng)者的回答非常明確:到2050年,人們會(huì )更多地乘坐飛機,但是要盡可能地減少對環(huán)境的影響。
空客的未來(lái)構想主要包括五個(gè)支柱:一、未來(lái)的能源(替代燃料),包括生物燃料、燃料電池、太陽(yáng)能、能量(比如人體自身熱量)收集、電動(dòng)飛機概念等;二、未來(lái)的飛行路徑(空中交通管理),包括歐洲的單一歐洲天空空中交通管理系統(SESAR)、美國的下一代空中交通管理系統、潔凈天空行動(dòng)、飛機編隊飛行創(chuàng )意等;三、未來(lái)的航空旅行解決方案(新的商業(yè)模式),包括飛機“集群”概念、飛行宮殿(天空中的郵輪)、垂直起飛等;四、研究與技術(shù),包括概念飛機和概念客艙、仿生結構、智能材料(自我加溫和自我清潔功能)、發(fā)動(dòng)機研發(fā)(垂直起落飛機的巡航發(fā)動(dòng)機)和仿生技術(shù);五、未來(lái)人才,包括空客推出的“讓創(chuàng )意展翅高飛”全球大學(xué)生航空競賽、與教育機構合作等。
2010年,空中客車(chē)公司推出了概念飛機——“工程師之夢(mèng)”。這款概念飛機的主要特點(diǎn)是機翼特別長(cháng)且細薄、半嵌入式發(fā)動(dòng)機、U形機尾、輕型機身,具有降低燃油消耗、減少排放、降低噪音和增強舒適性的特點(diǎn)。
空中客車(chē)公司工程執行副總裁夏爾·尚皮翁說(shuō):“空中客車(chē)概念飛機向人們展示了未來(lái)飛機是什么樣子的,代表了工程師們的夢(mèng)想。這不是一款真正的飛機,它所展現的技術(shù)雖然是可行的,但是不太可能像概念飛機中所展現的那樣同時(shí)投入使用。這款概念飛機充分發(fā)揮了我們的想象力,突破了我們慣常的思維方式?罩锌蛙(chē)公司希望能夠通過(guò)這款概念飛機,吸引全球青年投身于航空業(yè)。我們在享受航空業(yè)為人們帶來(lái)的各種好處的同時(shí),應該更加關(guān)注環(huán)境保護!
本屆航展,空客推出了概念客艙——一種創(chuàng )新且智能的飛機內飾設計。在空客概念客艙內,傳統的頭等艙、公務(wù)艙和經(jīng)濟艙的劃分將不復存在,取而代之的是活力區、互動(dòng)區和智能技術(shù)區等區域的概念,這樣的區域劃分將給乘客帶來(lái)前所未有的飛行體驗:“互動(dòng)區”設立虛擬立體投影,乘客可置身各種環(huán)境,參加多種社交活動(dòng)!盎盍^”是休閑區,乘客可以休息、就餐、呼吸新鮮空氣、接受理療和按摩!爸悄芸萍紖^”則利用人工智能科技為乘客提供多種服務(wù),使空中生活與地面沒(méi)有區別?湛凸こ淌聞(wù)執行副總裁夏爾·尚皮翁說(shuō),空客的研究表明,2050的乘客既期待完美的飛行體驗也關(guān)注環(huán)保。乘客希望經(jīng)長(cháng)途飛行后走出機艙時(shí),仍能保持活力和精力。
空客概念客艙需要如下技術(shù)發(fā)展來(lái)實(shí)現:
——仿生學(xué)的結構:鳥(niǎo)類(lèi)具有優(yōu)化的骨骼結構,可提供飛行所需的強度。利用這種仿生學(xué)的結構,機身能夠獲得其所需的強度,在需要的時(shí)候,也可以充分利用更大的空間。
——高分子聚合貼膜:客艙仿生學(xué)結構上面將覆蓋一層高分子聚合薄膜,用于控制接收的自然光、濕度和溫度,可以根據需要來(lái)控制它的透明度,飛機的舷窗就不再需要了。坐在這樣的客艙內,乘客置身萬(wàn)米高空,也可以通過(guò)飛機智能化、全透明的客艙壁360度欣賞艙外美景,比如繁星點(diǎn)點(diǎn)的夜空。
——復合材料:未來(lái)飛機的材料可能不再一定是固體形態(tài),也可以是液態(tài)和氣態(tài)。
——集成化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò ):光纜、電線(xiàn)之類(lèi)的東西就不再需要了。集成化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )是“智能的”,有很多功能,比如:它可以識別乘客,使得乘客和飛機“聯(lián)”為一體。
——生態(tài)材料:未來(lái)的客艙是完全符合生態(tài)效益的。未來(lái)客艙不再使用金屬和塑料等不可回收利用的材料,而是使用可以完全循環(huán)利用的植物纖維。
——可變形材料:開(kāi)發(fā)利用可以變形并且能夠恢復初始狀態(tài)的材料的可能性是很大的?勺冃尾牧峡梢允怯小坝洃洝蹦芰Φ慕饘倩蛘呔酆喜牧。另外,還可以采用在材料上面貼“皮”的辦法,來(lái)達到變形的效果。
——具有自我清潔、自我修復等能力的材料:未來(lái)的客艙將采用具有自我清潔和自我修復能力的材料,受自然界的啟發(fā)而采用的涂層(貼膜)技術(shù)目前已在飛機的廁所上采用,將來(lái)會(huì )用在飛機座椅和地毯上。這種涂料可以自行修復劃痕,就像人的皮膚一樣。
——3D印刷:客艙的某些地方采用疊層制造的方法,就像3D印刷一樣。采用這種方式可以用非常簡(jiǎn)單的方式獲得復雜的圖形,同時(shí)比從大塊材料上裁出小圖形要節省很多材料。
——全息技術(shù):在未來(lái)的客艙內,目的地的特有風(fēng)光、某個(gè)城市的鳥(niǎo)瞰圖景或者熱帶雨林的圖景都可以投射到墻上。利用仿真投影技術(shù),可以把你在客艙中的私人空間變成你家里的臥室、商務(wù)會(huì )議場(chǎng)景或者禪宗的花園。
——能量收集技術(shù):未來(lái)的客艙將采用例如能量收集技術(shù)的能量解決方案。飛機舷窗上的百葉窗有太陽(yáng)能接收功能,可以收集“多余”的能量,座椅和地板也可以在你休息和睡覺(jué)時(shí)收集你身體多余的熱量,這些收集起來(lái)的能量可以為客艙的某些設施提供電力。
空客表示,這些技術(shù)里面,有許多目前已處于開(kāi)發(fā)階段,一些技術(shù)將會(huì )在空客未來(lái)推出的飛機項目中得到體現。
超音速飛機又回來(lái)了
空客母公司歐洲宇航防務(wù)集團(歐航集團)還展出了將在2050年投入使用的“零排放超音速客機”(ZEHST)。這種外形像“協(xié)和”式客機的火箭式飛機采用3組發(fā)動(dòng)機,最高時(shí)速可達到5029公里,是音速的4倍。這種火箭式飛機從倫敦飛往東京只需兩個(gè)半小時(shí),比目前縮短9個(gè)小時(shí),飛往西班牙南部的馬拉加只需要20分鐘,飛往美國東岸大約在1小時(shí)左右。
這種火箭式飛機將在不同飛行階段使用不同類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機,以此來(lái)減少噪音問(wèn)題,符合環(huán)保需求。起飛階段由渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機推動(dòng),飛至一定高度后切換至阿麗亞娜火箭所用的低溫發(fā)動(dòng)機;鸺l(fā)動(dòng)機由氫氣和氧氣驅動(dòng),只會(huì )排出水蒸氣,將飛機推進(jìn)至20公里高空,進(jìn)入平流層后再切換成巡航導彈使用的沖壓發(fā)動(dòng)機,加速至巡航速度,并推進(jìn)至32公里的高空,而現有的客機只能達到10公里的高度。在大氣層上方飛行時(shí),乘客聽(tīng)不到任何聲音。
歐航集團首席技術(shù)官讓·博蒂說(shuō):“‘零排放超音速飛機’沒(méi)什么新鮮東西。這不是航天器,也不是火箭,這是一架商務(wù)火箭飛機。我想未來(lái)的飛機都會(huì )像‘零排放超音速飛機’一樣,這種飛機不會(huì )造成污染,可以一直在平流層飛行!睂τ诔丝统俗母杏X(jué),博蒂說(shuō),“零排放超音速飛機”的最大加速度為1.2倍重力加速度,乘客承受壓力有限,“不需特殊設備和訓練!
歐航集團已和日本合作研究了5年,打算在2020年前推出原型機,但投入商業(yè)運營(yíng)可能需要30到40年。但這種飛機載客量最多只有100人,而且票價(jià)不菲,從巴黎到紐約需要6000歐元!秶H飛行》雜志編輯大衛·卡米恩斯基-莫羅評論說(shuō):“這是一款概念飛機,技術(shù)上是可行的。真正的困難是如何投入商業(yè)運營(yíng)!币苍S,零排放超音速客機的命運可能跟“協(xié)和”式飛機一樣!皡f(xié)和”式飛機是由英國和法國聯(lián)合研制的一種超音速客機。它的最大飛行速度可達2.04馬赫,巡航高度18000米。協(xié)和式飛機1969年研制成功,1976年1月21日投入商業(yè)飛行,2003年因經(jīng)營(yíng)成本過(guò)高而被全部停飛。
據悉,美國波音公司也在研發(fā)一款新的超音速飛機,而且已經(jīng)進(jìn)行了無(wú)人試飛。