航空发动机的绿色环保之路

近期，柴静的一部纪录片《穹顶之下》火遍全网，引爆了大多数人对于环保话题的思考与讨论。

她在演讲中同样提到了航空业排放，她说：“一个白云机场的排放量相当于60万辆出租车。”

我们试着查找了这一说法的来源，一个可能的来源是2014年初的一篇新闻报道，著名灰霭专家、广东省气象局首席专家吴兑表示，一架大型飞机，一次起降就是4吨油，中型飞机一次起降就是一到两吨油，也就是说，一架大型飞机的起降大概相当于600辆双班出租车的排放量。如果按白云机场一天起降超过1000架飞机算，一个机场每天的排放量就相当于60万辆双班出租车。

纳尼？我们眼前瞬间浮现出了这样的场景。

姑且不去论这一说法是否准确，小编也已经很不淡定了，飞机的主要排放就是来源于发动机，那么航空发动机对环境的影响究竟是怎样一个现状，将来要走向何方？我们想从专业的角度为各位读者大大做一次科普。

与柴静一样，我们也试着回答三个问题：

航空发动机的环境冲击是什么？

他们从哪里来？

我们该怎么办？

一 航空发动机的环境冲击是什么？

国际民航组织（ICAO）认为，航空业的环境冲击由有感噪音、局部空气质量及全球变暖3方面的影响所确定。

1）污染物排放

作为飞机的动力装置，发动机在飞机总排放中占有主要比例。

在目前社会普遍关注的污染物排放方面，民用航空发动机污染排放物包括氮氧化物( NOx) ，一氧化碳( CO) ，未燃碳氢( UHC) 和冒烟( Smoke) 等。

原来排放物有这么多类别啊，据说是这样的~~

在这四类污染物中，为了提高整机效率，日益增长的航空发动机燃烧室工作压力和温度使NOx成为最难控制的污染物。

其危害主要分为两大类: 一类是对局部空气质量的影响，对机场附近的乘客、机场工作人员和周围居民的健康造成伤害; 另一类是对全球气候变化的影响，民航NOx排放所引起的整体效应与CO2类似。

实际上，航空发动机的排放只占全球热动力装置中燃烧污染排放的一小部分，但它具有排放地域和空域集中的特点。

2）噪音排放

对于住在机场附近的人们来说，噪音也是一项重要污染，小伙伴们都已经这样了~~~

航空发动机是飞机的重要噪声源，特别是在起飞和降落过程中的主要噪声源，以下图片分别显示了飞机和飞机发动机噪音的主要来源。

对于目前涵道比越来越大的涡扇发动机来说，以风扇／压气机气动噪声占主导地位，因此也以低噪音风扇的设计为主要减排突破口。

二 他们从哪里来？

与汽车一样，飞机发动机对外排放的NOx主要来源于化石能源的燃烧，具体来说，主要是来自于航空煤油在航空发动机燃烧室中的不完全燃烧。

燃料燃烧过程中产生的NOx主要NO是和NO2，了解燃烧过程中NOx的形成机理对于开发新的治理技术尤为关键，目前对NOx在燃烧中形成的热力学机理主要有热机理型、瞬时机理型、燃料型三种。具体过程十分复杂，就不在这里一一赘述啦，还是再上张美图吧。

噪音的产生主要是由于大尺寸风扇，什么？你没看错，就是我们发动机这张张牙舞爪、颜值爆表的脸产生的，长的太帅也是一种罪啊~~

三 我们该怎么办？

经过30多年的发展，大型客机发动机在技术水平与经济性方面取得巨大进步的同时，追求提升其清洁环保性能的脚步也从未停歇过。

特别是进入新世纪后，为降低对于环境的冲击，欧洲航空研究咨询委员会设定的2020年环境研究目标是，与2000年平均水平相比，二氧化碳排放降低50%，NOx排放降低80%，有感噪音降低50%。

国际民航组织(ICAO) 至今已经公布了关于民用航空发动机排放标准的4 个版本，目前执行的是2005 年修订后的CAEP /6，各时期发动机排放水平与限定值对比如下图所示。

20世纪90年代后期以来，世界著名的航空发动机设计与制造商提出了“绿色”发动机概念。

由图中可以看出，1990 年以后取证的发动机基本上都满足CAEP /6标准，但为了满足市场需求，发动机制造商仍在不断追求更低的排放。从2014 年开始，将执行CAEP/8 标准，NOx排放进一步降低15%，并且考虑设置CO2的排放标准，对细小固体颗粒物( PM)排放限制也更加严格。

而对于我们正在研制的首款国产大涵道比涡扇发动机长江1000A来说，我们对降低排放的要求同样是瞄准了国际一流水平。

为此，我们的攻城狮们通过采取最先进的设计理念，如采用高循环参数降低耗油率，采用低噪声风扇、低排放燃烧室设计技术等。

绿色环保动力涉及材料的获取、整机和零部件的设计、制造、使用、维护，直至报废后材料的重新利用等发动机的整个研制与使用过程。

除了部件级的关键技术以外，基础技术部门的郭福水博士和他的同事们开展了一项基于整机多学科设计优化的绿色发动机设计研究项目，力求在经济性与环保责任方面寻求一个完美的平衡点。

通过以上努力，我们有希望在不久的将来将“清洁飞行”的梦想变为现实。

同呼吸共命运，生活在同一片穹顶之下，大家的期盼就是我们的压力。

在刚刚过去的2014年，公司同事中有70个新宝宝出生，正如柴静所说，越来越多年轻的攻城狮们与未来建立了联系。

对于他们、我们和你们来说，人生可遇不可求的事，是记忆中捉鱼的小河，门前踢野球的青草地，彼时彼刻的白云，还有孩子们蓝天下绽放的笑容。

为了这一切，我们义无反顾！