文/张聚恩

绿色航空器并无确切概念。有两种指称，一是指那些开发过程无污染，使用健康且安全，不破坏环境和生态，或对环境和生态影响比较小的、在特定技术标准下生产出来的航空器。二是把采用无碳或低碳航空动力，采用能充分利用空气浮力或自然风的飞行原理，大量采用环保材料，在外形上也与传统航空器有较大差别的航空器称为绿色航空器（也称环保飞机或清洁飞机）。本知识元以第二种指称为主，选择绿色概念航空器、绿色动力航空器和新布局绿色航空器三类，进行分析介绍。绿色航空器将在21世纪民用航空产品发展中占据日益重要的地位。

5.1 绿色概念航空器

不断丰富和节奏不断加快的人类社会与经济活动，呼唤着更新一代绿色航空器。未来的民用航空运输系统将更为发达，大型、新布局、新能源、高速、远程运输机和基于智能化空中飞行管理系统的各式个人飞行器，将在两个方向上，同时获得发展；各式各样的绿色通用航空器将为人类生活带来更大的便捷；空天融合和空天飞行的平民化，将为人类拓展飞行的新边界。当前世界航空先进国家在航空新概念和相关基础研究领域，积极展开研究；多项研究计划和动向值得关注。对应用前景好的环境友好型绿色航空器，也在加强研发，持续开发多领域新技术，不断提高新机环保性，主要有：全电飞机、浮空器、绿色材料飞机、碳平衡飞机和超安静飞机以及它们的组合型等。其中，浮空器虽是一种传统航空器，但在绿色航空的背景下，被赋予新概念和新应用前景。

5.1.1 全电飞机

全电飞机有广义和狭义之分，广义的全电飞机是指飞控与机载系统所需功率全部由飞机中央供电系统提供的一种航空器。这种飞机不再从发动机引气，并取消了液压和气压系统。狭义的全电飞机是指完全依靠电力飞行，不再采用传统的燃气发动机作为动力，而是利用燃料电池、太阳能电池等供电系统提供的电力驱动的飞行器。

目前的狭义全电飞机大多是实验性演示飞机，包括有人驾驶和无人飞行器两类。2010年，塞斯纳公司开发的电动型塞斯纳172就是一种全电概念验证机。目前距离实用化最近的狭义全电飞机多为电动滑翔机，利用电池驱动螺旋桨推进器升空后，关闭发动机进行滑翔。广义全电飞机由于显著降低了系统复杂性，可以减少传统材料用量，提高可维护性，增强飞行器的环境友好特性。

图5-1 采用燃料电池与低温超导技术的电推进远程飞机Voltair

航空的未来： 绿色飞行器——全电飞机、浮空器、绿色材料飞机

5.1.2 浮空器

浮空器一般是指比重轻于空气的、依靠大气浮力升空的飞行器。分为气球和飞艇两类，一般不将热气球划在浮空器范围内。浮空器产生升力的机理是利用较轻气体（氢气或氦气）充入气囊产生浮力，因而其升空不需要消耗任何能源，堪称是一种纯粹的绿色飞行器。气球和飞艇的出现早于飞机，是人类最早掌握的载人飞行器。气球一般不带推进动力系统，升空后随风飞行，通过调节球囊的体积来控制升降。飞艇依照球囊构造的差异，可分为软式飞艇和硬式飞艇两种，飞艇通常配装推进动力装置，能够实现可控飞行；采用传统动力装置的飞艇，依然会产生一定量的污染排放，需进行控制和改善。在大力提倡“绿色航空”的背景下，浮空器因其环境友好的特性，受到人们再度重视，有望成为理想的大载重远程运输工具。

5.1.3 绿色材料飞机

绿色材料飞机是广泛使用绿色材料的环境友好型飞机，其特点是在飞机制造过程中以及飞机回收处理过程中的碳排放和能源消耗均较低。所谓绿色材料是指从原材料的获取、生产加工、使用、再生和废弃的整个寿命周期内，具有较高的可循环再生率、较低的能源消耗和污染排放量及良好使用性能的材料。一些航空制造企业正积极实践绿色材料飞机的理念，在飞机制造过程中，广泛使用环境友好型材料，如使用棉质面料代替皮革面料制作座椅，使用轻质合金代替某些化学聚合物，降低舱内非必需装饰材料用量，增加可降解材料的用量等。

图5-2 使用环境友好型材料制作的飞机内饰