MIT的混合动力电动飞机概念能捕捉到自身的有害污染物

2021年01月19日 10:44 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒New Atlas报道,转向替代性推进技术可以在清理航空业造成的污染方面发挥很大的作用,而麻省理工学院(MIT)的科学家们提出的一项新设计为潜在的解决方案提供了一个有趣的视角。这一概念背后的工程团队称,通过收集飞机货舱内的大部分污染,它可以减少多达95%的飞机有害氮氧化物排放。

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除了飞机二氧化碳排放(占全球排放总量的2%或3%左右),飞机喷气发动机还会产生另一种有害污染物氮氧化物。这与柴油车产生的有毒气体相同,也是大众汽车臭名昭著的排放作弊丑闻的中心,研究表明,这种污染物每年会导致数万人因呼吸道和心血管问题而过早死亡。

其实正是大众汽车的丑闻激发了麻省理工学院工程师们的这一新型混合动力电动飞机概念,团队研究了这一事件对健康的影响,并想知道是否可以将一些经验应用到航空领域。更具体地说,该团队想知道是否可以将柴油卡车和其他地面车辆中使用的排放控制系统的类型工作到飞机中使用的推进系统中,尽管这个想法带来了一些挑战。

这是因为机翼下方使飞机推进器旋转的燃气涡轮机也会将废气从飞机后部抽出,而在它们身上附加排放控制装置将严重阻碍它们产生的推力。该团队认为已经找到了解决这一问题的办法,将燃气涡轮机重新放置在飞机的货舱中。那里,燃气轮机为发电机提供动力,而不是直接驱动螺旋桨,发电机产生的电力可以用来代替螺旋桨提供动力。同时,从燃气轮机中涌出的废气可以被同样安置在飞机货舱中的排放控制系统捕获,在将其喷射到大气中之前净化空气。

据研究人员计算,如果将这种类型的系统内置到大型飞机的机腹中,可以消除其95%的氮氧化物排放和92%的相关早期死亡,而增加的重量只需要增加0.6%的燃料,。这样一来,混合动力系统就形成了大型飞机电气化的一个潜在的垫脚石,今天的电池功率密度有限,意味着它们无法进行有意义的旅行。

“这将比已经提出的全电动飞机的可行性高出很多很多倍,”麻省理工学院航空和宇航学教授史蒂文-巴雷特说。“这种设计将为飞机增加一些数百公斤的重量,而不是增加许多吨的电池,这将是一个数量级以上的额外重量。”虽然这个想法目前仍然只是一个概念,但它无疑是一个有趣的视角,除了探索如何解决与航空有关的空气污染问题,团队还在研究如何减少碳排放,也是一个有趣的问题。

“这仍将是一个巨大的工程挑战,但并没有基本的物理学限制,”巴雷特说。“如果你想达到净零航空业,这是解决空气污染部分的一种潜在方式,这是重大的,而且是以一种技术上相当可行的方式。”

一篇详细介绍这一概念的论文发表在《能源与环境科学》杂志上。

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