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小科技 大绿色 绿色民航发展的科技密码

时间:2023年07月08日   来源:

小科技大绿色绿色民航发展的科技密码

本报记者 张人尹


  民航绿色发展不只是清洁能源和可持续澳门新莆京www57349.con燃料的使用,而是涉及民航高质量发展的各领域和全过程。近年来,民航绿色发展聚焦人民群众绿色出行需求,以澳门新莆京www57349.con器节能减碳为核心,以提高空管效率为抓手,以绿色机场建设为保障,建立从地面到空中、从场内到场外、从生产到管理、从行业到产业的绿色发展新模式。推动民航绿色发展,不仅需要科技手段的加持,更需要产业协同发展。
  CCO/CDO运行
  发力空管减排
  CCO/CDO是空管术语。CDO指的是连续下降运行,是飞行员或自动驾驶仪对澳门新莆京www57349.con器构型和油门进行管理,使澳门新莆京www57349.con器尽可能以闲置推力、连续下降的方式进场、进近与着陆。CCO指的是连续爬升运行,通过设置最佳速度、推力,以连续爬升的方式尽快达到初始巡航高度。
  目前,各大机场采用的进离场方式都是阶段式的,通过航道上的雷达和导航设备,可以准确得知飞机位置,通知飞行员航迹点。但是,对飞行员来说,频繁改变发动机推力,做好油门与刹车配合,比较考验飞行技术。随着导航技术的发展,空管准确率大幅提升,同时随着社会环境保护意识的增强,如何在保证澳门新莆京www57349.con器安全运行的前提下,尽可能减少燃油消耗、机场噪声、废气排放等成为民航业关注的焦点。在这样的背景下,近年来,CCO与CDO相继在我国各大机场正式运行。
  2022年,民航局印发的《“十四五”民航绿色发展专项规划》明确,将CCO/ CDO常态化运行列入低碳民航建设重点项目,将在成渝、西安、乌鲁木齐、长春等机场推进低碳民航建设重点项目常态化运行。
  为贯彻落实《“十四五”民航绿色发展专项规划》要求,民航新疆管理局积极推进乌鲁木齐机场CCO/CDO常态化运行。自2022年5月19日起,乌鲁木齐机场取消CCO/CDO仅夜间运行的限制,正式启动常态化运行。CCO/CDO常态化运行给予澳门新莆京www57349.con器上升、下降自主权,飞行员可以通过该技术减轻空地协同工作负荷,缩短进近时间,节约燃油消耗,减少人为“错忘漏”现象,减少发动机损耗,减少废气排放。CCO/CDO的运行,还有效减轻了机组和管制员的工作负荷,提高了整体运行效率,在保障航班正点率、减少噪声、提升旅客舒适度以及提高空管服务品质等方面发挥了重要作用。
  APU替代 推动绿色机场建设
  飞机APU为澳门新莆京www57349.con器上主动力装置(发动机)之外可独立输出压缩空气或供电的小型辅助动力装置。飞机停靠后,如果没有外接能源供给,只能通过APU燃烧澳门新莆京www57349.con煤油的方式给自身供能。这样的方式不仅工作效率较低、耗油量大,而且会造成空气污染。据测算,一架常规大小的飞机停靠45分钟需要消耗150余千克澳门新莆京www57349.con煤油,会产生近500千克二氧化碳,除此之外还伴随着多种氮氧化物排放。
  APU替代设施通过输电线和供冷管道将清洁能源输送给停场飞机,从而减少飞机APU装置的使用。建设APU替代设施是机场减少污染、持续推动节能减排工作、践行环保理念的重要手段。
  重庆江北国际机场通过使用桥载APU替代设施,即安装在机场廊桥的400赫兹静变电源和空调设备,为停靠的飞机提供机上用电,确保空调系统运行,有效提高了机坪及周边区域的空气质量。北京大兴国际机场与所有驻场澳门新莆京www57349.con企业均签订了地面设备替代APU使用协议。与重庆机场不同,北京大兴机场使用近机位廊桥下的机坪升降地井替代APU静变电源和空调等设备。在不使用时,这些设备均停留在地井内。截至目前,北京大兴机场76个近机位全部安装了APU替代设施,实现了100%覆盖。
  除机场外,也有飞机制造商尝试使用氢燃料电池替代传统的辅助动力装置,为飞机空调、机舱照明和航电设备供电,从而达到节约能源、减少污染的目的。该型飞机计划在2035年投入运营。
  翼梢小翼 以更少燃油飞行
  飞机机翼两端向上或向下折叠、弯折的部分叫作翼梢小翼,一般位于飞机机翼翼梢,它们的作用是提高固定翼澳门新莆京www57349.con器机翼的效率以及澳门新莆京www57349.con器的操纵特性,使飞机的飞行状态更稳定、更安全,也能够在一定程度上减小飞行阻力,从而节省澳门新莆京www57349.con燃料。
  当气流流过机翼上下两个表面时,所形成的气压差会在机翼产生向上的升力,当升力大于飞机重量时,飞机便能够在天空中飞行。但这时,机翼下表面的高压区气流会绕过翼尖流向上翼面,产生强烈的旋涡气流。飞机飞得越快,产生的旋涡气流就越强,从而会增加飞行时的阻力和燃料消耗。
  翼梢小翼重新调整翼尖涡流,使其远离机翼外侧并上移至层流之上。加装翼梢小翼后,由其重新配位的小翼涡流在翼梢小翼周围产生交叉气流,该气流通常与流过机翼表面的气流垂直。由交叉气流产生的侧向力含有向前的分量,因而产生阻力。翼梢小翼同时产生相应推力,有效减少飞行时的阻力和燃料消耗。
  目前,固定翼飞机上常见的翼梢小翼有上下小翼、双羽小翼、融合小翼、双弯刀小翼、盒形小翼和环形小翼等多种样式。不过,最初的飞机普遍没有安装翼梢小翼。直到现代梯形翼梢小翼方案被提出,客机上才逐步安装了翼梢小翼并不断发展出更多样式。
  光伏发电 为机场提供绿色动能
  光伏产业是全球能源科技和产业的重要发展方向,是具有巨大发展潜力的朝阳产业,也是我国具有国际竞争优势的战略性新兴产业。目前,部分机场有较大可用空间、畅通无阻的交通和大量能源需求,对于发展光伏产业对其调整能源结构、推进能源生产和消费方式变革、促进绿色机场建设与低碳运行具有重要意义。
  杭州萧山国际机场货站屋面的分布式光伏发电项目通过光伏电板将清洁的太阳能转化为电能,既可供机场使用,也可向国家电网供应。该光伏发电项目面积2.4万平方米,装机容量2.3兆瓦,预计年发电量307.8万千瓦时、日均发电量8500千瓦时。与传统火力发电相比,光伏发电每年可节约煤炭1231.1吨,减少二氧化碳3225.5吨。
  除了分布式光伏发电,北京大兴国际机场在飞行区北一跑道建设了中国首个民航系统跑道周边的光伏系统。该光伏项目利用23832块光伏薄膜组件实现了光伏与屋面景观绿化的结合,引领了民航领域光伏应用的创新发展。北京首都机场还在传统光伏发电技术基础上不断深挖,从空间、深度上拓展光伏发电技术思路,先后将“光伏发电+储能”和“光储充一体化功率型增容充电车棚”等技术引入光伏项目,创新性地将光伏发电技术应用于机场地面交通中心绿化屋面、地面交通中心玻璃穹顶屋面以及首都机场附近的西湖水面等处。
  由于各机场建设情况不尽相同,目前,大型机场和中小机场都在因地制宜地开展光伏系统建设。


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