混合电平面概念可以减少航空的空气污染问题

拟议的混合电机可以“消除航空的空气污染问题”，说明工程师。

一项新的研究发现，所提出的设计可以减少95％的氮氧化物排放量。

在巡航高度时，飞机将稳定的氮氧化物流发射到大气中，其中化学物质可以延续以产生臭氧和细颗粒。氮氧化物或NOx是空气污染的主要来源，并与哮喘，呼吸道疾病和心血管疾病有关。以前的研究表明，由于全球航空导致这些化学品的产生导致每年16,000人死亡。

现在，麻省理工学院工程师已经提出了一架飞机推进的概念，即他们估计将消除95％的航空排放排放，从而将相关的早期死亡人数减少92％。

该概念受到地面运输车辆中使用的排放控制系统的启发。许多重型柴油卡车今天房屋后燃烧排放控制系统，以减少发动机产生的NOx。研究人员现在提出了类似的航空设计，电动扭曲。

今天的飞机由喷气发动机锚定在每个翼下方。每个发动机都容纳燃气轮机，该燃气轮机为来自涡轮机的排气流出后部，将螺旋桨向穿过空气移动。由于这种配置，尚未使用排放控制装置，因为它们会干扰由发动机产生的推力。

在新的混合电动，或“涡轮电动，”设计中，飞机的电源源仍然是传统的燃气轮机，但它将集成在飞机的货舱内。燃气轮机而不是直接供电螺旋桨或风扇，也可以在保持的情况下驱动发电机，以产生电力，然后将电动电动电动平面的翼架，电驱动的螺旋桨或风扇。燃气轮机生产的排放将被送入排放控制系统，与柴油车辆的广泛相似，在将其喷射到大气中之前会清洁排气。

“这仍然是一个巨大的工程挑战，但没有基础物理限制，”麻省理工学院航空航天教授Steven Barrett说。“如果你想到零零航空部门，这是解决它的空气污染部分的潜在方式，这是重要的，并且在一种技术上是可行的方式。”

该设计的细节，包括分析其潜在的燃料成本和健康影响，在期刊能量和环境科学中发表。本文的共同作者是Prakash Prashanth，Raymond Speth，Sebastian Eastham和Jayant Sabnins，所有麻省理工学院航空和环境实验室的成员。

新设计可以减少全球氮氧化物（NOx）排放量为95％。

团队的混合电动机的种子逃离了巴雷特和他的团队在调查大众柴油排放丑闻中的工作。2015年，环境监管机构发现汽车制造商一直故意操纵柴油发动机，只能在实验室测试期间激活船上排放控制系统，使得它们似乎满足NOx排放标准，但实际上在真实中排放了40倍的NOx。世界驾驶条件。

正如他看着排放作弊的健康影响，巴雷特也熟悉柴油车辆排放控制系统。在同一时间，他还探讨了工程大，通用飞机的可能性。

“在过去几年中已经完成的研究表明，您可能可以为较小的飞机提供电气，而是对于大型飞机来说，它不会在没有电池技术中的相当重大突破的情况下随时发生这种情况。”“所以我想，也许我们可以从电气飞机上采取电动推进部件，并且已经长时间的燃气轮机，并且具有超级可靠且非常有效，并将其与汽车中使用的排放控制技术相结合和地功率，至少能够启用半电气化平面。“

飞行零影响

在严格考虑飞机电气化之前，可能有可能实现诸如此之类的概念，例如作为喷射发动机背面的附加装置。但这种设计，Barrett Notes，将“杀死任何喷气发动机会产生的，有效地接地设计。

巴雷特的概念通过从发电燃气轮机中分离推力制造螺旋桨或风扇来围绕这种限制。螺旋桨或风扇将由发电机直接供电，发电机又将由燃气轮机供电。来自燃气轮机的排气将被送入排放控制系统，该系统可以折叠，手风琴式，在飞机的货物上，完全从生产推力螺旋桨中分离出来。

他设想了混合动力系统 - 燃气轮机，发电机和排放控制系统的大部分 - 将适合在飞机的腹部内，在许多商业飞机上可以有足够的空间。

在他们的新论文中，研究人员计算出在波音737或空中客车A320的飞机上实施了这种混合动力系统，因此额外的重量需要大约0.6％的燃料飞行飞机。

“这将是许多人，比为所有电动机提出的倍增，”巴雷特说。“这种设计将增加几百千克到飞机，而不是加入很多大量的电池，这将是额外的重量。”

研究人员还计算了由大型飞机，没有排放控制系统的大型飞机生产的排放，发现混合电动设计将消除95％的NOx排放

如果这个系统在世界各地的所有飞机上延伸，他们进一步估计了由于航空航空导致的92％的污染死亡。他们通过使用全球模型来映射通过大气来映射航空排放的流动，并计算世界各地的各种群体将暴露在这些排放量的情况下达到此估算。然后，他们将这些暴露转换为死亡率，或者估计由于暴露于航空排放而死亡的人数。

该团队现在正在为“零撞击”飞机设计的设计，这些飞机在不发射NOx和其他改变二氧化碳的其他化学物质的情况下飞行。

“我们需要从空气污染中基本上零净气候影响和零死亡，”巴雷特说。“本目前的设计将有效地消除航空的空气污染问题。我们现在正在研究气候影响部分。“

参考：“航空燃气轮机发动机的燃烧排放控制”由Prakash Prashanth，Raymond L. Speth，Sebastian D. Eastham，Jayant S. Sabnis和Steven R. H. Barrett，2020年12月7日，能源和环境科学.DOI：
10.1039 / d0EE02362K.