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相信大家都知道大部分汽车靠汽油或者柴油在道路上行驶，是否有想过，如今航线上飞行的大部分喷气式客机是靠什么飞起来？喷气式飞机是靠装有喷气式发动机来推动机身向前的，其使用的燃料既非汽油也非柴油，而是煤油。这一选择也是有不少故事在背后的。 发动机的革命性变化 其实，在航空煤油之前，柴油和汽油都曾经是飞机的燃料。莱特兄弟制造出的第一架有动力系统进行载人飞行的飞机“飞行者”1号就是由柴油提供的动力。二战期间，活塞式发动机日渐完善，航空汽油逐渐取代了柴油。 相较于柴油，航空汽油具有足够低的结晶点和较高的发热量，良好的蒸发性和足够的抗爆性。这段时间，航空汽油发展出多种种类，序列号从75号发展到95号再发展到100号，序列号越高，抗爆性能高，爆发力高，飞机的飞行速度越快、航程越长。 但是，带螺旋桨的活塞式发动机最大的缺点是速度受限制，这让飞机只能在每小时800千米以下飞行。因此，为实现高速飞行，必须寻求新的动力装置。 1929年，英国皇家空军的一名22岁军官弗兰克·维特尔提出了一种能使飞机飞得更高、更快的推进方式的设想，在他的设想中，要取消螺旋桨和活塞发动机。 这是因为，在20000英尺以上的高空中，空气非常稀薄，螺旋桨无法高效率地“咬住”空气，活塞式发动机也无法充分“呼吸”。而他的设计是用一只像风车那样转动的风扇将空气吸入机体，压缩后的空气由燃料加热，需要排出的巨大体积的气体就以惊人的速度喷出，其反作用力即可推动飞机前进。 一开始，维特尔的这一想法并没有受到英国空军的重视，在遭遇一系列冷遇几乎无望之时，有两个实业家对这个项目感兴趣，成立了一家公司来发展维特尔的发动机。 与此同时，德国的冯·奥海因在1935年初也设计了一个燃气涡轮的专利，该设计由离心压气机转子、燃烧室、离心涡轮和一个中央排气推进喷管组成。这两位科学家不谋而合的辉煌设想在历经挫折中逐渐付诸实际。 喷气式发动机是利用发动机本身高速喷射的燃气流所产生的反作用力以推进飞行器的。与此前的活塞式内燃发动机相比，喷气式发动机把燃料的热直接变成推动飞机前进的机械能，无需再安装一个能量转换的中间机构——螺旋桨。 这时，因为飞机发动机发生了革命性的变化，飞机燃料的研究自然也跟随着两位科学家的步伐，开始进行相关的测试。然而，研究发现，如果只是将原来用于活塞式内燃发动机的燃料提升品质，其动力效果并没有明显的提升。为了找到最适用于喷气式发动机的燃料，科学家对汽油、柴油、煤油都进行了试验和探索，结果发现煤油的效果最好。 煤油具有不易点燃、不易挥发、比重大、润滑性好等特征。此外，还有一样不可忽视的原因：煤油更加便宜。如此一来，煤油逐渐被认为是最适合喷气式飞机的燃料。因此，从上世纪40年代开始，相关的研究与实践主要聚焦在不断提升和改进煤油燃料的性能。 一架出现“血栓”的飞机 2008年1月，英国航空一架波音777飞机从北京飞往伦敦在即将降落希思罗机场时，两台发动机突然失去动力，连驾驶室内的电子仪器都全部自动关闭，导致飞机只得靠剩余空速滑翔降落。当时飞机距离地面只有122米。由于飞机已失去动力，所以飞机以每分550米的速度快速下降。当飞机掠过机场外的民房及汽车时，曾离地最高处建筑物最少只有六米。最后飞机在伦敦希思罗机场27L跑道前方的草坪上紧急着陆。飞机着陆时左侧主起落架刺穿主机翼并卡住，右侧主起落架亦严重受损且与机身分离，落在飞机数百米以外，而其中两个机轮与轮轴一同脱落，两台罗罗遄达 800发动机亦被压毁。所幸飞机最终及时停下，机上152人全部经逃生滑梯安全逃生。 这次事故是波音777客机于1995年投入市场以来首次发生严重事故。虽然出事客机（G-YMMM）机龄只有6年，但由于损毁严重，英国航空事故调查委员会发布的报告中已将飞机损害描述为“超出经济维修能力”。当时的英航发言人亦证实飞机已作报废处理，肇事客机因而成为全球首架报销的波音777客机。 事后调查显示，这次事故与飞机燃料系统结冰有关。如果将飞机燃料比作人体血液，那么燃油输送管道就相当于人体的血管。调查人员在调查此次事故时在飞机的燃料箱发现了5公升的水，导致飞机在降落前1分钟，燃油输送管道受阻。所谓输送管道受阻，就相当于“血栓”这一病症。当然，飞机燃料结冰并不寻常，因为一般来讲，飞机燃料可抵受零下38摄氏度的低温。当时英航这架波音777飞机从北京飞往伦敦时，飞经西伯利亚上空，有可能在这儿遭遇极低的温度。调查报告指当时飞机在该航段飞行时，保持着平稳的状态飞行，令燃料缺乏流动。 进一步的研究发现，之所以会出现燃油系统“血栓”的情况可能与发动机热交换器性能欠佳有关，从而导致了燃油或输油管在高空结冰。为此，波音向全球拥有配备此款罗罗遄达 800发动机的波音777顾客发出新的安全建议，要求同型号客机不应在“燃油温度低于零下10摄氏度的高空”持续飞行超过两小时。 清洁与可再生能源 近年来，全球兴起了绿色能源和低碳经济的浪潮。在人类活动导致的二氧化碳排放总量中，商用航空业所占比例约2%。一直以来，航空业在减少环境影响方面取得的进步是显著的，飞机气动性能、发动机的效率以及航空公司、机场和空管系统运营的改进共同使飞机的燃油效率比40年前提高了70%以上。 近些年，由于燃油紧缺和价格上涨, 寻找替代性航空燃料的研究越来越受到关注，而主要的方向之一就是生物燃料。它不仅可以满足航空公司降低成本的需求，还更加绿色、环保。目前，波音、空客等航空制造公司都在进行生物燃料的相关研究，不少能源公司在生物燃料研制方面也取得了不少进展。我国也有不少机构和企业在推动着生物燃油的研究。 2008年2月，英国维珍大西洋航空公司利用提取自巴西棕榈果和椰子的生物燃料进行了从伦敦希思罗到阿姆斯特丹的飞行。执行这次飞行的是一架波音747-400飞机，四台发动机中有一台连接了一个独立的生物燃料油箱，可以提供这台发动机20%的动力。另外三台发动机使用传统燃料，确保在出现问题的情况下也足以为飞机提供动力。这是商用航线的首次生物燃料飞行。 在2015年3月，中国自主研发生产的1号生物航煤进行了首次商业载客飞行。加注了生物航空煤油的海南航空HU7604航班完成了上海到北京的航线飞行。此次飞行所采用的生物航煤是以餐饮废油（俗称“地沟油”）为原料生产，并以1：1的比例与普通航煤调合而成。 当然，生物燃料要想真正应用到飞机上并非一件简单的事情。虽然有许多飞行试验验证成功，但生物燃料本身还需要得到认证，而这一取证过程并不顺利。不过，利用生物燃料替代航空有可能真的不再只是一种美好的愿望，它正在被证明具有很大的现实可能性。 来源：微信@大飞机 |
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