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“瓶口技术”让飞机既节能又减排
发布时间:2010-04-27 信息来源:中国能源报
   

     飞机的机翼能够帮助飞机减少燃油消耗,降低二氧化碳排放量。日前有科学家正打算从机翼着手,大幅度降低飞机的能耗并同时减少温室气体排放,而所谓的“瓶口技术”正能帮助科学家们达到这一目标。

  何谓“瓶口技术”?众所周知,当风吹过瓶口时,会进入瓶中 、发出声音。科学家就是利用这一原理,将飞机机翼内部“掏空”,并在机翼表面凿上小孔,制造出类似“瓶口”的结构。据估计,这一技术可以让飞机减少40%左右的燃油消耗。

  “瓶口技术”是建立在德国物理学家赫尔姆霍茨的共振原理之上的。根据赫尔姆霍茨共振理论,当空气被迫进入洞穴时,洞穴中压强增加。在迫使空气进入洞穴的外力消失的情况下,洞穴中的压强就大于外界压强,这样洞穴中的空气就将流出。然而,由于洞口的空气存在惯性,外流的空气会多于最开始被迫进入洞穴中的空气,从而导致洞穴中的压强略低于空气压强,继而又会有部分空气被吸入洞中。

  可以想象,空气每流进流出一次,洞穴中与空气中的压强差就会变小一次,但这一过程将一直重复。当风吹过瓶口时,就会产生类似的效果:空气被迫进入瓶中、增加瓶中压强、挤出瓶中空气,如此反复不断。这样一来,在这过程中,总会有空气在瓶口震荡。

  研究人员希望可以通过在飞机机翼中留出像洞穴一样的空间,并在机翼表面凿无数的小孔产生同样的洞穴效果。如果真能达到这一效果,那么机翼周围总会包围一层震荡的空气,从而减少机翼与空气的摩擦,降低阻力。科学家表示,飞机在空中所受的一半阻力是来自于空气和机身的表面摩擦,因此只要是能减少表面摩擦的技术都将为飞机节省大量燃油。

  技术突破带来节能减排福音

  邓肯博士是英国“瓶口技术”项目负责人。他正与英国华威大学的小组一道研究,希望早日让该技术运用于实际生产中。邓肯博士解释说,在飞机机翼上凿几十个、几百个、甚至是成千上万个小孔可以大幅度减少飞机在空中所受阻力。据保守估计,飞机燃油消耗及二氧化碳排放都将因此降低20%左右。

  研究人员也是在无意之间发现了这一减小空气阻力的方法。这一发现对于整个空气力学研究是个巨大的惊喜。该国其他国家的科学家也对这一发现表示认同,并表现出对该项目的极大兴趣。西蒙是英国工程和自然科学研究委员会(EPSRC)宇航防务集团的高级经理人,他称这一发现为一历史性的突破,因为它可以极大程度地减少飞行带来的环境代价。

  邓肯博士与他的工作团队正加快节奏,争取对该技术有更深入的了解。从前期实验来看,结果是喜人的,因此他们正准备制造运用了这一技术的飞机模型,这样科学家们能够进一步了解空气在机身上的运行轨迹。科学家们想要通过这些模型确认,如果想要在机翼上凿孔,现在普遍使用的机翼是否需要在结构上做大手脚的改动。

  欧洲宇航防务集团所属的空中客车公司对该工程非常感兴趣,并表示希望使用凿孔机翼的飞机能够在2012年前试飞。英国工程和自然科学研究委员会对该工程则有更高期待,他们想看到该技术将来不仅运用于航空领域,也能在汽车、轮船、火车等常见交通工具上使用,这样一来,“瓶口技术”对环境的贡献将更大、更持久。

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