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“瓶口技术”让飞机既节能又减排
http://www.chinaenvironment.com  2009-6-9  中国环保网   
 
 

“瓶口”技术帮助机翼让飞机节能减排

  为使人类免受气候变暖的威胁,1997年12月,《联合国气候变化框架公约》第3次缔约方大会在日本京都召开。149个国家和地区的代表通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的《京都议定书》。《京都议定书》规定,到2010年,所有发达国家二氧化碳等6种温室气体的排放量,要比1990年减少5.2%。具体说,各发达国家从2008年到2012年必须完成的削减目标是:与1990年相比,欧盟削减8%、美国削减7%、日本削减6%、加拿大削减6%、东欧各国削减5%至8%。新西兰、俄罗斯和乌克兰可将排放量稳定在1990年水平上。议定书同时允许爱尔兰、澳大利亚和挪威的排放量比1990年分别增加10%、8%和1%。

  尽管提出《京都议定书》之后,各国反应不一,做法不同,但为达到这一目标,世界大多数国家都在增加投入、提高研发速度、制定新政策、鼓励节能减排。目前,排量小、油耗少的汽车受到社会舆论的广泛好评,同时也受到普通人的追棒。继小排量汽车打入市场后,科学家们这些年又将眼光投向空中,试验各种不同方法,试图让体型庞大的飞机也能节能减排。

  “瓶口技术”的先进性

  飞机的机翼能够帮助飞机减少燃油消耗,降低二氧化碳排放量。日前有科学家正打算从机翼着手,大幅度降低飞机的能耗并同时减少温室气体排放,而所谓的“瓶口技术”正能帮助科学家们达到这一目标。

  何谓“瓶口技术”?众所周知,当风吹过瓶口时,会进入瓶中 、发出声音。科学家就是利用这一原理,将飞机机翼内部“掏空”,并在机翼表面凿上小孔,制造出类似“瓶口”的结构。据估计,这一技术可以让飞机减少40%左右的燃油消耗。

  “瓶口技术”是建立在德国物理学家赫尔姆霍茨的共振原理之上的。根据赫尔姆霍茨共振理论,当空气被迫进入洞穴时,洞穴中压强增加。在迫使空气进入洞穴的外力消失的情况下,洞穴中的压强就大于外界压强,这样洞穴中的空气就将流出。然而,由于洞口的空气存在惯性,外流的空气会多于最开始被迫进入洞穴中的空气,从而导致洞穴中的压强略低于空气压强,继而又会有部分空气被吸入洞中。

  可以想象,空气每流进流出一次,洞穴中与空气中的压强差就会变小一次,但这一过程将一直重复。当风吹过瓶口时,就会产生类似的效果:空气被迫进入瓶中、增加瓶中压强、挤出瓶中空气,如此反复不断。这样一来,在这过程中,总会有空气在瓶口震荡。

  研究人员希望可以通过在飞机机翼中留出像洞穴一样的空间,并在机翼表面凿无数的小孔产生同样的洞穴效果。如果真能达到这一效果,那么机翼周围总会包围一层震荡的空气,从而减少机翼与空气的摩擦,降低阻力。科学家表示,飞机在空中所受的一半阻力是来自于空气和机身的表面摩擦,因此只要是能减少表面摩擦的技术都将为飞机节省大量燃油。

  技术突破带来节能减排福音

  邓肯博士是英国“瓶口技术”项目负责人。他正与英国华威大学的小组一道研究,希望早日让该技术运用于实际生产中。邓肯博士解释说,在飞机机翼上凿几十个、几百个、甚至是成千上万个小孔可以大幅度减少飞机在空中所受阻力。据保守估计,飞机燃油消耗及二氧化碳排放都将因此降低20%左右。

  研究人员也是在无意之间发现了这一减小空气阻力的方法。这一发现对于整个空气力学研究是个巨大的惊喜。该国其他国家的科学家也对这一发现表示认同,并表现出对该项目的极大兴趣。西蒙是英国工程和自然科学研究委员会(EPSRC)宇航防务集团的高级经理人,他称这一发现为一历史性的突破,因为它可以极大程度地减少飞行带来的环境代价。

  邓肯博士与他的工作团队正加快节奏,争取对该技术有更深入的了解。从前期实验来看,结果是喜人的,因此他们正准备制造运用了这一技术的飞机模型,这样科学家们能够进一步了解空气在机身上的运行轨迹。科学家们想要通过这些模型确认,如果想要在机翼上凿孔,现在普遍使用的机翼是否需要在结构上做大手脚的改动。

  欧洲宇航防务集团所属的空中客车公司对该工程非常感兴趣,并表示希望使用凿孔机翼的飞机能够在2012年前试飞。英国工程和自然科学研究委员会对该工程则有更高期待,他们想看到该技术将来不仅运用于航空领域,也能在汽车、轮船、火车等常见交通工具上使用,这样一来,“瓶口技术”对环境的贡献将更大、更持久。

新闻来源:《中国能源报》   
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