新能源應用于動力飛行器研究進展

李澤人

（南京市中華中學 江蘇 南京 210000）

新能源應用于動力飛行器研究進展

李澤人

（南京市中華中學 江蘇 南京 210000）

從十九世紀起，人類日漸面臨著資源枯竭，環境惡化的威脅。一方面，人類工業化與城市化對能源的需要日漸加大，造成石油、煤炭、天然氣等化石燃料供應日趨緊張；另一方面，由于人類過度的開采、挖掘及使用，導致日趨嚴重的環境危機，這些使得開發可持續的替代性能源即新能源迫在眉睫。如今，新能源的開發及運用在各個領域方興未艾，尤其是新興的動力飛行器工程領域。新能源運用于動力飛行器中的正面積極作用是巨大的，不僅可以有效解決傳統燃料的不足，還可以有效優化當前我國能源結構，節約資源，保護環境，同時也革新了技術和理論，對維護國家能源安全等方面都發揮了巨大作用。但是，新能源在發展過程中也存在一定不足，這些不足和問題是我們動力飛行器領域新能源研發的發展方向和動力。

新能源技術；動力飛行器；應用分析；進展

1 新能源應用于動力飛行器的應用現狀

傳統能源的供應進展和環境問題是我國在新世紀面臨的主要問題之一。據相關資料統計，全球消耗能源量160億tce，其中可再生資源利用總量折合為12億tce。2009年，在全球消耗的能源中，石油最多，占到35%，煤炭占29%，天然氣占24%，核電占5%。到2016年，石油仍是全球的主要燃料，占全球能源消費的32.9%，煤炭仍然保持第二大燃料的位置，占全球能源消費的29.2%，天然氣占23.8%，核電占6.8%。從數據分析來看，全球消耗的能源主要是化石能源。而化石能源為人類帶來文明的同時，也帶來地球環境的污染及氣候的變化。一方面，隨著我國工業化、城市化的建設速度加快，人類對傳統能源的需求日漸加大，石油、煤炭等面臨枯竭。另一方面，綠水青山不在，人類生存環境面臨著惡化的威脅，這同時也極大地影響了我們人類城市化、工業化進程和經濟的發展。

以我國為例，2009年我國能源消費量約為31億tce，是第二能源消費大國，其中煤炭占69%，石油占20%，天然氣占3.4%，核電、水電及其他能源占7.2%，但從人均能源消費水平來看我國能源消費量還很低，還沒達到全球平均水平。隨著中國經濟的持續高速發展帶動了能源消費量的急劇上升，預計到2020年，能源消耗量將達到到45億tce。自1993年起，中國由能源凈出口國變為凈進口國，能源總消費已大于總供給，能源需求的對外依存度迅速增大。煤炭、電力、石油和天然氣等能源在中國都存在缺口，其中，石油需求量的大增，目前凈進口占比已達到50%以上，并處于逐年增長態勢。因此，新能源的發展對中國來說更顯迫切和重要。

新能源不僅是我國當前發展的需要，更是國際社會和其它國家經濟發展的需要。在1980年聯合國召開的“聯合國新能源和可再生能源會議”上，新能源強調以新技術和新材料為基礎，使傳統的可再生能源得到現代化的開發和利用。從我國的當前現狀來講，我國開發利用新能源起步較晚，但是我國在新能源開發應用上已經取得了佳績，例如新能源汽車、光伏和風力發電廠、太陽能電池、磁懸浮列車等。

眾所周知，我國近幾年來新能源動力勢頭發展最猛的當屬我們的新能源汽車。市場出現的產品類型越來越多，質量呈現高速發展。主要包括有：混合動力汽車(HEV)、純電動汽車(BEV)、燃料電池汽車(FCEV)、氫發動機汽車以及燃氣汽車、醇醚汽車等。以新能源汽車為例，傳統汽車動力用的是汽油或柴油，而新能源汽車采用氫氣、乙烯、電能等。氫能源動力汽車是以氫氣為主要能量替代了傳統的燃料，排放出的是純凈水，其具有無污染、零排放、儲量豐富等優勢，是一種真正實現零排放的交通工具。電動汽車是以車載電源為動力，電動汽車還具備智能化和信息化的特點，提高了電動汽車的市場價值。

飛行器動力是指為專門提供飛行器的飛行動力和相關的技術的設備，主要指飛機的發動機，導彈和火箭的推力器等。飛行器用的發動機有活塞式發動機和燃氣渦輪噴氣式發動機兩種，目前的發動機基本上都是燃氣渦輪噴氣式發動機，工作原理是加速流經發動機的空氣，以此獲得反作用推力。而加速空氣的方法就是燃燒，將燃料（航空煤油）的化學能轉為空氣的動能。新能源飛機是以新能源為電源，通過電機帶動螺旋槳、涵道風扇或其他裝置產生前進動力的飛機。飛行器因所具備的動力設備不同，在選擇燃料及技術上有很大的差異，如空氣動力飛行器將周圍的空氣變為燃料，使用電磁等離子轉換技術，將周圍的空氣轉換為電力能源；電磁動力彈射器用4具電磁飛機彈射系統代替4具傳統的蒸汽彈射裝置，用電磁脈沖將飛機推至起飛速度，多用于軍事領域；太陽能動力飛機使用了太陽能電池組，將光能轉變為電能并通過電動力帶動螺旋槳使飛機高空飛行；氫燃料發動機使用液氫燃料；液態天然氣燃料發動機使用液態天然氣為燃料，液態天然氣屬不可再生資源，目前全球天然氣儲量比石油大（可開采100～200年），可作為一種過渡性燃料。飛行器不僅有單一的動力飛行器，也有兩個或者兩個以上不同動力設備組成的飛行器，稱為組合動力飛行器。2016年，我國正在自主開發研究組合動力飛行器，該飛行器集成渦輪發動機、沖壓發動機、火箭發動機等多種動力，起飛時使用渦輪動力發動機，達到一定速度后使用沖壓發動機，飛行器達到臨近空間，便使用火箭發動機進入太空，未來的組合動力飛行器可實現天地間重復往返的航天運輸。

實踐證明，風能、太陽能、核能、氫能等具有相當大的發展潛力，是我國未來新能源發展戰略的發展方向和動力。新能源技術和資源在動力飛行器上的運用，也是我們不懈追求的航天夢。

2 新能源應用于動力飛行器的基本意義

2.1 有效降低環境污染，補充傳統能源

無論是新能源汽車還是運用于其他領域的新能源產業都是以保護環境，實現資源有限配置為首要目的。新能源動力飛行器也不例外。傳統意義上，我們的飛行器大都是以火箭燃料熱能為動力的，它的確都夠滿足我們對飛行器的要求，但是它對環境是具有一定的污染的，而且具有一定的不安全性。而新能源動力飛行器則大大改善了這些問題，它能夠有效的保護環境，減少污染，輕便快捷無污染，同時也能夠為我國的航天事業做出應有的貢獻。

2.2 實現技術革新，滿足當前發展的需要

以新能源動力為主的動力飛行器是當前我國飛行器動力技術革新發展的新方向和新領域。傳統的飛行器已經不能滿足我國現在發展的需要和要求，尤其是在飛行器民用和航空航天方面顯得尤為突出。新能源動力飛行器極大地解決了這些問題，是我們研究和發展新能源動力飛行器的方向。可以毫不夸張的說，新能源技術的進步和革新對于我們人類的發展無論是經濟物質上的發展還是我們人類環境保護方面、人文精神文化理論都有一定的指向性和價值意義。彌補了新能源這一新的專業領域和技術在實踐和理論上的缺陷和不足，同時也補充了傳統能源，有效的緩解了傳統能源的枯竭。

3 結語

我國在新能源技術和資源研究領域取得了巨大發展和進步，尤其在新能源動力飛行器領域，既滿足我國城市化、工業化和經濟發展需要，又節約資源，保護生態環境，同時也有效的優化能源結構，革新了技術和理論。值得注意的是，全球的新能源的發展前景是巨大的，在運用新能源技術和資源的道路上，全球的新能源挖掘和利用還剛剛才開始。新型可再生能源的開發利用程度還很低，發展新能源以及新能源應用具有深遠的意義。

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V212 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-5624（2018）02-0098-02