德国航空航天中心航空部董事会成员马库斯·菲舍尔(Markus Fischer)解释说:“可持续燃料将在未来气候兼容航空中发挥重要作用,尤其是适合大规模生产的电力燃料。这就是为什么我特别高兴,我们的新型D328 UpLift研究飞机是世界上第一架在涡轮螺旋桨发动机中使用这种不含芳烃的合成燃料进行首次研究飞行的飞机。通过我们的‘猎鹰’20E飞行实验室,我们正在将德国航空航天中心的专业技术用于直接测量飞行中的排放物及其产生的烟雾。”
德国航空航天中心与美国国家航空航天局(NASA)和空中客车公司合作进行的飞行测试已经表明,使用可持续生物燃料可以减少烟尘颗粒、冰晶和由烟尘造成的全球变暖。目前,CLIM0ART项目(支线涡轮螺旋桨飞机0芳烃燃料的气候影响排放和烟雾测量)正在研究使用不含合成芳烃的燃料是否也能达到类似效果。另一个目标是首次测量涡轮螺旋桨飞机在飞行过程中的排放量。与喷气式飞机不同,这类飞行器没有公开的排放数据。需要实测信息作为参考,以模拟当前和未来地区机队对气候的影响。
德意志飞机公司首席运营官尼科·诺伊曼(Nico Neumann)说:“CLIM0ART项目是我们优化飞机环境影响的整体方案中的又一块拼图,目的是在我们目前正在研发的D328eco飞机上尽快实施最新的气候科学发现。这一成就不仅彰显了合成燃料的潜力,也体现了工业界与研究机构合作的重要性。”
在移交给德国航空航天中心后,D328 UpLift研究飞机首先必须为使用无芳烃燃料做好准备。更换了密封件,改装了燃料系统和发动机,并进行了使用无芳烃燃料的测试。这些飞行是作为试飞进行的,因为使用100%的合成无芳烃燃料尚未得到完全认证。
在废气中飞行
一次联合研究飞行从奥伯法芬霍芬机场起飞。随后,德国航空航天中心的研究飞机D328 UpLift和“猎鹰”20E飞入飞行测试专用空域。在此期间,“猎鹰”会飞入50米远的排气流中,在D328的排放物中取样;如果要在更近的距离上测量粒子,“猎鹰”会通过操纵反复进入D328的尾流中,近距离追逐对试飞员来说尤其具有挑战性,需要高度集中注意力。
德国航空航天中心大气物理研究所项目主任克里斯蒂安·沃伊特(Christiane Voigt)说:“不含芳烃的生物燃料可减少烟尘颗粒的排放和烟雾中冰晶的形成,从而降低其变暖效应。我们正在研究合成燃料是否也能产生类似的效果。我们还对支线机队涡轮螺旋桨飞机的排放物感兴趣,可以将其作为未来创新推进技术的参考,例如使用氢气。”
无芳烃燃料、烟尘、凝结尾迹和气候影响
飞机发动机排放的烟尘颗粒会在低温条件下形成冰晶凝结尾迹。在潮湿的天气条件下,这些凝结尾迹可持续扩散数小时。在此期间,冰晶与地球的热辐射相互作用,将热辐射困在大气中,从而导致气候变暖。国际研究表明,航空产生的非二氧化碳效应造成的气候变暖可能与航空业开始以来所有二氧化碳排放对气候的影响一样大。
燃料中的芳烃是煤烟颗粒的主要前体。与长链碳氢化合物相比,芳香烃环的结合力更强,因此芳香烃在燃烧过程中是良好的烟尘前体。德国航空航天中心的测量结果表明,使用50%和100%的生物燃料可减少烟尘和冰颗粒。因此,烟雾的变暖效应可减少15%至40%。
电基合成燃料(PtL)是可持续航空燃料(SAF)的一种变体。与基于作物的生物燃料不同,PtL燃料有可能将航空业的二氧化碳足迹减少高达95%,而且不会干扰营养链。未来,将利用可再生能源从二氧化碳和水生产合成铂烯烃燃料。D328使用的燃料是100%不含芳烃的费托合成石蜡煤油(FT-SPK),在化学和工艺技术上等同于未来可用的铂烯烃(铂烯烃替代品)。这种燃料由沙索公司提供。德国航空航天中心已经着手测试未来PtL燃料的工业化生产。2024年10月初,在莱乌纳举行了动力液化燃料技术平台(TPP)的奠基仪式。(逸文)
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