航空的未来： 绿色飞行器——全电飞机、浮空器、绿色材料飞机

5.2.2 生物燃料动力飞行器

生物燃料动力飞行器是采用生物燃料提供推进动力的飞行器。生物燃料不同于历经千百万年变迁形成的化石燃料，而是利用栽培植物经加工提炼而成的可再生绿色燃料。经数年实验比对，生物航空燃料与传统航空燃料在性能上并无太大差异，但其燃烧排放的污染物相对较少，且在制取环节更为环保。生物燃料动力飞行器即将全面投入使用，一些民航公司已经开始推广生物航空燃料。生物燃料动力飞行器推广的主要问题是生物燃料的制造成本仍然偏高，而且生物燃料的原料作物种植需要较大的面积，势必影响粮食作物的生产。一旦这些问题得到解决，生物燃料动力飞行器有望成为最先投入航线运营的绿色飞行器。

图5-5 使用50%生物燃料完成飞越大西洋试验的湾流G450飞机

航空的未来： 绿色飞行器——全电飞机、浮空器、绿色材料飞机

5.2.3 可控核动力飞机

核动力是一种比较清洁的绿色能源。可控核动力飞行器使用核能作为推进动力，其优点是运营过程中无碳排放，理论运营成本较低，在相当长的时间内无需添加燃料，适合长距离长航时飞行。可控核动力飞机概念最早出现在冷战时期，当时美苏希望利用该技术开发能长时间留空的战略轰炸机，美国曾试验过利用机载核反应堆产生的高温蒸汽驱动涡轮发动机产生推力，但未取得成功。核动力飞机获得核能的最有价值方式是核聚变，用于飞行器则还需解决小型化问题。未来，清洁的可控核聚变能源有望成为最重要的绿色能源。

图5-6 美国冷战时期开发的航空用核反应堆

航空的未来： 绿色飞行器——全电飞机、浮空器、绿色材料飞机

5.2.4 微波动力飞机

微波动力飞机的原理是：地面上的微波站将能量很高的微波发射给空中的飞机，飞机将其天线所接收的微波再转换成电能，驱动飞机前行。理论上，只要在地面上每隔100～200km设一个微波发送站，就可以使微波飞机不用着陆、不用加油，持续不断地飞行；利用微波供给的能量，飞机可以在距离地面20km的高度连续飞行3个月。1987年9月，第一架高空无人驾驶微波飞机在加拿大渥太华郊外的机场成功地飞上蓝天。美国、日本也研制了以微波为动力的飞机。

这种飞机不带燃料，只有一台直流电动机和微波接收整流装置。起飞时由蓄电池为电动机供电，待升高到100米后，电池关闭，地面上的微波发生器通过锅形天线发射微波，飞机上的特殊天线，把接收到的微波变成直流电，驱动由电动机带动的飞机螺旋桨，这样飞机就能靠微波作动力飞行了。微波动力飞机重量轻，工作效率高，由于飞机所需的电能是由地面供给，因此它在空中飞行可不受燃料的限制。除军事用途外，在民用方面，可用于农业监测、天气预报等，还可以装上载荷设备，作为空中通信中继站等使用；是一种有前途的绿色动力航空器。

5.3 新布局绿色航空器

研究和应用新的气动布局，以获得优秀的气动性能和效率，是航空器设计师永远的追求。现代航空器一个多世纪的发展，经历了从多翼到单翼、平直翼到后掠翼、螺旋桨到喷气式、低速、亚声速到超声速的发展历程，形成了固定翼和旋翼两种样式以及机翼-机身-尾翼的经典布局。进入21世纪，为适应多元化需求和绿色航空的发展，迫切需要探索新的气动布局，以求从设计源头上提高效率和效益，实现在完成同样任务的过程中减少能源消耗。各种全新布局绿色航空器的研究和开发方兴未艾，呈现勃勃生机，并预示着新的突破性发展。主要热点有：智能可变形飞行器、飞翼、C翼飞机、盒式布局飞机、大载重浮升式航空器等。

5.3.1 智能可变形飞行器