对高超音速和氢燃料航空旅行的探索

虽然飞行是气候危机的主要原因，但科学家们正在幕后设计更清洁、更快的客机。今天的客机基于几十年来基本相同的设计。这意味着飞行时间也变化很小。

但是，如果人们可以在不到一小时内从巴黎到达纽约呢?

雄心壮志

这就是STRATOFLY项目提出的：一架8马赫的客机——一种时速至少可达9,500公里，或大约八倍音速的高超音速飞机。

“这将是一个真正的挑战，”NicoleViola说，她是STRATOFLY的协调人，也是意大利都灵理工大学的教授。“也许我们现在还没有为8马赫做好准备。但我相信我会在有生之年看到一架高超音速客机。”

STRATOFLY于2018年开始一项为期三年的计划，设计了一款能够搭载300名乘客的氢动力高超音速飞机原型。

像这样的雄心勃勃的想法再次进入民用航空领域。正在探索新的设计、技术和燃料，以使飞机飞得更快、飞得更高并减少对环境的影响。

科学家们表示，虽然这些技术可能需要数十年才能投入使用，但现在就拥有远大的梦想很重要。

没那么快

STRATOFLY的设计面临着大量的技术挑战。但最大的症结之一与其说是创造一种可以快速飞行的飞机，不如说是设计一种也可以缓慢飞行的飞机。

“挑战不在超音速阶段，”维奥拉说。

维奥拉和她的同事们梦想的高超音速客机不仅需要高速飞行，还需要以低得多的速度起飞和降落。

这产生了设计挑战。例如，能够达到超音速的发动机并不是低速的最佳选择。高超音速发动机还需要一个巨大的进气口来“吸入”与氢气混合的空气。

“随着速度的增加，入口也在增加，”维奥拉说。

但是在较低的速度下，需要吸入发动机的空气较少。这就需要科学家在设计上做出妥协。

这架94米长的飞机在机头有一个巨大的进气口，带有滑动门来调节进气量。

从起飞到每小时5,000公里左右的速度，所有工作均由六个较小的发动机完成。高于该速度时，一个沿机尾延伸的大型发动机将飞机向前推。

回到未来

STRATOFLY提案只是一个概念，旨在展示高超音速客机的外观。它允许研究人员测试和思考可能需要数十年才能成功构建的新技术。

然而，今天，航空业可能会重新使用超音速客机，例如著名的协和式飞机，该飞机在2003年退役前服役了30多年。协和式飞机由法国航空公司和英国航空公司使用，以其巴黎-纽约和伦敦-纽约航线的单程旅行时间为三到三个半小时。

美国公司BoomAerospace已经与美国联合航空公司和美国航空公司签订了超音速设计合同。

高超音速飞行正在引起民用航空以外的关注。航天工业正在关注建造可以像飞机一样起飞的飞行器的技术，这一发展可以减少对昂贵的火箭发射的需求。

“高超音速介于航空和太空之间，”维奥拉说。“所以，最终，我们将看到其中一个领域采用这项技术。”

净化空气

如果这种高速飞行最终成为可能，一个相关的目标就是限制对环境的影响。如今，航空业约占全球CO2排放量的2.5%，随着飞行速度的加快，这一比例可能会上升。

根据英国克兰菲尔德大学的BobbySethi教授的说法，氢可能是这里的解决方案

“我们长期以来一直在研究航空用氢，”Sethi说。“然而，成本长期以来一直抑制着热情。但它的引入是时间问题，而不是是否会出现。”

他协调了ENABLEH2项目，该项目研究了截至去年11月的四年间氢在航空领域的潜力。

根据Sethi的说法，氢有很多值得喜欢的地方。

它是地球上最丰富的元素之一，如果使用可再生能源产生，则不会排放CO2。此外，ENABLEH2研究表明，与煤油相比，氢气燃烧系统产生的另一种温室气体NOx的排放量更低。

此外，以氢为动力的飞机可以比电动飞机飞行更远的距离，电动飞机可能仅用于中短程飞行。

过渡路线

但随之而来的是成本。氢气与普通航空燃料的行为不同，因此飞机和一些机场需要完全重新设计——根据Sethi的说法，这一转变可能需要大约20到30年的时间。

“我们可以在技术上重新设计现有的飞机，例如空客A380，以使用氢气，”他说。“但你需要在飞机上安装氢气罐。我们不能像现在那样将燃料储存在机翼中，这使得该模型与常规燃料或可持续航空燃料相比没有竞争力。”

这就是为什么大多数预测都预见了行业使用替代性可持续航空燃料(SAF)的中间时期，这些燃料通常由生物质或废物等来源制成，与普通喷气燃料相比，产生的生命周期CO2更少。

然而，根据Sethi的说法，这可能不是正确的方法。他说，SAF可能会推迟对氢气的投资。

根据他的说法，最好在中期专注于航空排放的碳捕获，并“积极投资氢能以缩短过渡时间”。

无论采取何种方式，Sethi的关键是该行业的长期和可持续发展的未来。

“航空业具有巨大的社会和经济效益，”他说。“它大大缩短了全球的运输时间，并通过旅游业等方式成为经济增长的推动力。我们不能让它被摧毁。”