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关于飞机排油回收的构想方案探讨

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《民用飞机设计与研究》2017年第4期

摘要:当飞机在空中遇到事故或突发情况时,往往需要及时降落。例如2017年11月24日飞机航行中乘客突发疾病,东航飞悉尼航班放油备降塞班,机翼上的喷油嘴伸出,将58吨雾化的燃料排放在排油区之内。这些燃料总价共30多万!更重要的是,58吨的烃类物质排出,对大气污染的“贡献”是不可小视的。是否能够有一种低成本、高效率,风险较小的方法来回收这些燃油呢?

关键词:飞机;排油回收;成本;风险;效率

一、基于肥皂泡原理的构想方案

小时候很多人都喜欢吹泡泡,有的泡泡借助风力向上飞去,最终在空中破裂;有的则向下沉降最后一头栽在地上,化作一滩水渍,也有些泡泡能够在空中长久地漂浮,仿佛不肯离开这个美丽的世界。有些地方有“泡泡艺术家”用各种神奇的配方制造出奇形怪状的泡泡,更是有人用巨大的铜丝框和独门秘制的配方“吹”出了长达23.1m的巨型泡泡。有时,泡泡艺术家们还会把氢气灌入肥皂泡,做成一个个可燃的泡泡,在空中点燃一朵朵艳丽的火花。甚至有人在泡泡中装入液体或者干冰升华而来的水蒸气和二氧化碳,制造出一个个“烟雾缭绕”的肥皂泡。这一切证明了三点:(1)肥皂泡是有能力持续稳定存在的;(2)在经过科学地改进配方和吹泡泡的器具之后,是能够制造出巨型泡泡的;(3)泡泡是有能力在其中承载一些东西的。飞机的燃料是航空煤油,成分主要是C11~C17的烃类混合物,以及四乙基铅和溴乙烷等稳定剂等。如果将它们雾化后充入泡泡中,是否就能形成一个“煤油泡泡”,从而将燃料聚集在一处带下飞机呢?这样,本该浪费的燃料就会变成一个个美丽的肥皂泡,重归地面了。当然,这个构想是存在难点的:首先形成一个稳定的肥皂泡需要大量的实验,其次,大气压强随着高度变化而变化,而肥皂泡壁满足:P大气=σ/s+P煤油,而同时煤油又存在着:煤油(1)<=>煤油(g),随着外界气压的增大,泡泡会缩小,压缩内部空间,平衡移动,煤油向液相变化,且雾化的煤油开始聚集。这样将导致肥皂泡内密度变大,下落加速,可能会导致风阻过大将肥皂泡弄破。如何阻止这样的事情发生显然成为了一大难关。优点:试剂便宜,重量轻,正常飞行时不会多耗太多的油。缺点:纵使有专门设置的方圆十几的排油区,可风力的影响会让泡泡偏离方向,最后不知道落到哪里。这样不仅无法做到有效地回收,更是不能保证燃油是否会飞到诸如严禁烟火的工业重地等地方。这也是该构想最大的缺点。

二、基于凝胶原理的构想方案

在使用CMC或聚丙烯酸钠的时候,我们可能会发现,在凝胶状的固体中掺有大量的气泡,这是由于空气在搅拌的时候混入,被困在粘性极强的凝胶之中。那么如果在排油的同时喷出许多凝胶状的固体,是否可以将煤油“箍”在凝胶之中呢?当然,携带大量的CMC和水是不现实的。但凝胶不只局限于这些。气凝胶的密度很小,其网状结构中可以储存气体。如果将煤油气化或雾化后充入气凝胶之中,或者将煤油本身通过一定手段做成类似气凝胶的物质,这样就只需要将气凝胶扔到排油区内就能够完成煤油的回收了。当然,现在还没有这样的技术。优点:可控性强,回收便利缺点:技术难度大,占空间大,价格昂贵

三、基于整体投放的构想方案

装液体最好的地方是固体容器,如果将煤油装在固体容器中直接空投,既便于回收,又省事便捷。当然,这个容器不是化学实验室里玻璃做的瓶瓶罐罐,而是极具弹性,平时又便于收纳的——气球。将煤油充入气球中,然后用降落伞空投,这样就解决了一切问题。气球落到地上后,可以直接取出煤油继续使用,不用担心杂质的污染,也不用担心散落一地。这样的回收方式无疑让负责回收的相关部门感觉更加的友好。优点:便于回收,可控性极强,不用担心煤油被污染缺点:气球和降落伞的收容问题,实现构想需要将现有的雾化装置改为液态煤油推出装置,例如压缩氮气瓶等。

四、结束语

无论是以上的哪个构想,都是极富有想象力的,但同时也是缺乏理论和实验的支持的,因而很长时间内恐怕只能属于笔者个人的构想。不过飞行中排油回收的问题的确是亟待解决的。排油事件发生的频率并不低,每次排油都有几十吨的燃料被排出飞机,这在造成巨大的经济损失的同时,也是对资源的极大浪费,更是对环境的污染。我们常说石油的珍贵,航空煤油便是从中裂化、加工而来。地球的资源是有限的,每一次排油都是在减少人类手中建设的力量。解决飞机的排油回收问题,是可持续发展的要求,是绿色环保的要求。以人类的智慧,在不远的未来一定会出现更有想象力和创造力的解决方案,在挽回经济损失的同时,挽回人类对环境更多的破坏。

参考文献:

[1]见过飞机“抛油”吗?和重着陆又是什么关系?AOPA云官网2017-03-18

作者:方涵廷 单位:北京市第十三中学

民用飞机设计与研究杂志责任编辑:张雨    阅读:人次
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