MIT的混合動力電動飛機概念能捕捉到自身的有害污染物

據外媒New Atlas報道,轉向替代性推進技術可以在清理航空業造成的污染方面發揮很大的作用,而麻省理工學院(MIT)的科學家們提出的一項新設計為潛在的解決方案提供了一個有趣的視角。這一概念背後的工程團隊稱,通過收集飛機貨艙內的大部分污染,它可以減少多達95%的飛機有害氮氧化物排放。

MIT的混合動力電動飛機概念能捕捉到自身的有害污染物

除了飛機二氧化碳排放(占全球排放總量的2%或3%左右),飛機噴氣發動機還會產生另一種有害污染物氮氧化物。這與柴油車產生的有毒氣體相同,也是大眾汽車臭名昭著的排放作弊丑聞的中心,研究表明,這種污染物每年會導致數萬人因呼吸道和心血管問題而過早死亡。

其實正是大眾汽車的丑聞激發了麻省理工學院工程師們的這一新型混合動力電動飛機概念,團隊研究了這一事件對健康的影響,並想知道是否可以將一些經驗應用到航空領域。更具體地說,該團隊想知道是否可以將柴油卡車和其他地面車輛中使用的排放控制系統的類型工作到飛機中使用的推進系統中,盡管這個想法帶來了一些挑戰。

這是因為機翼下方使飛機推進器旋轉的燃氣渦輪機也會將廢氣從飛機後部抽出,而在它們身上附加排放控制裝置將嚴重阻礙它們產生的推力。該團隊認為已經找到了解決這一問題的辦法,將燃氣渦輪機重新放置在飛機的貨艙中。那里,燃氣輪機為發電機提供動力,而不是直接驅動螺旋槳,發電機產生的電力可以用來代替螺旋槳提供動力。同時,從燃氣輪機中湧出的廢氣可以被同樣安置在飛機貨艙中的排放控制系統捕獲,在將其噴射到大氣中之前淨化空氣。

據研究人員計算,如果將這種類型的系統內置到大型飛機的機腹中,可以消除其95%的氮氧化物排放和92%的相關早期死亡,而增加的重量只需要增加0.6%的燃料,。這樣一來,混合動力系統就形成了大型飛機電氣化的一個潛在的墊腳石,今天的電池功率密度有限,意味着它們無法進行有意義的旅行。

「這將比已經提出的全電動飛機的可行性高出很多很多倍,」麻省理工學院航空和宇航學教授史蒂文-巴雷特說。「這種設計將為飛機增加一些數百公斤的重量,而不是增加許多噸的電池,這將是一個數量級以上的額外重量。」雖然這個想法目前仍然只是一個概念,但它無疑是一個有趣的視角,除了探索如何解決與航空有關的空氣污染問題,團隊還在研究如何減少碳排放,也是一個有趣的問題。

「這仍將是一個巨大的工程挑戰,但並沒有基本的物理學限制,」巴雷特說。「如果你想達到淨零航空業,這是解決空氣污染部分的一種潛在方式,這是重大的,而且是以一種技術上相當可行的方式。」

一篇詳細介紹這一概念的論文發表在《能源與環境科學》雜誌上。

來源:cnBeta