今年6月28日,使用可持续航空燃料(SAF)的湾流G800公务机成功完成首飞;此前的5月,G700使用可持续航空燃料创下了第7个国际城市间飞行速度纪录;达索航空、空客、德事隆航空等更多公务航空制造商近期陆续获得使用可持续航空燃料的取证,由此可以看出,公务航空制造商们正不断从节能、减排和降噪等方面改善飞机的环保性能,引领全球航空业可持续发展。
公务航空在绿色环保、可持续发展方面飞得越来越快,也越来越远。
公务航空是最佳试验田
航空科技的进步推动着世界不断前行,但与其他人类活动相同,航空业的持续发展也带来了相应环境成本。根据国际民航组织(ICAO)的数据,航空业产生的二氧化碳占全球人为二氧化碳排放量的2%~3%。如何更清洁地飞行,成为航空运输业关注的焦点。国际民航组织早在2016年就提出2050年全球航空业要实现减碳50%的目标(相比2005年)——航空业成为世界首个明确提出减排目标的行业。
虽然公务航空业的碳排放量仅占全球排放量的0.04%,但没有任何一个行业能比公务航空业更加了解环境对于全球经济发展的重要性。“公务航空是国家经济和运输系统的重要组成部分,不仅为企业带来了效率和生产力,也为国家经济发展作出了贡献。仅在美国,公务航空业就带来了超过100万个工作岗位以及每年价值2000亿美元的市场规模。”美国国家公务航空协会(NBAA)总裁兼首席执行官埃德·博伦(EdBolen)认为,“公务航空具有极高的社会效益,更有着迈向‘净零碳’未来的强劲势头。全行业也正在努力开发可持续航空燃料,目标在2050年之前实现净零排放。”
事实上,航空业的大多数创新方式在扩展到运输航空领域之前,都在公务机上历经过诸多测试。翼梢小翼的出现,就完美地说明了公务航空在飞行效率方面的先驱作用:这一设计首次于1977年出现在里尔28型公务机上。在公务机上真正证明了翼梢小翼可以通过缓解翼尖涡流带来的阻力有效减少油耗后,这一技术才被各大民航客机的生产商纷纷效仿,并延续至今。
如今的公务航空机队由非常现代化的飞机组成,机动性强,拥有当前最优化的速度、航程、性能和创新驾驶舱。
作为全球首架专用喷气式公务机制造商,湾流宇航公司旗下最新研发的G800超远程公务机有着长达8000海里(14816公里)的航程和高达0.925马赫的飞行速度,其高速优势可以为6500海里(12038公里)以上的航程节省1.5小时,发动机的燃油效率更高,减少碳排放的同时也更加环保。G400公务机则使用空气动力学洁净机翼的全新设计来降低油耗,提高环保性能。
达索猎鹰公务机则向来以高性能、高燃油效率设计闻名。以猎鹰8X为例,其搭载的3台普惠PW307D发动机,效率更高且更加环保。除了降低油耗,发动机的氮氧化物排放量比全球最严格的标准还要低30%。与同级别的竞争机型相比,猎鹰8X在运营中每小时的二氧化碳排放量要少1吨左右。
公务机驾驶舱中的平视显示器(HUD)与增强型视觉系统(EVS)相结合,也让公务机在任何天气条件下安全着陆,有效避免了由于延长保持模式直到天气条件和能见度改善而导致的不必要的燃料消耗,例如湾流独家设计的SymmetryFlightDeck?(和谐驾驶舱)以及触摸屏显示器的应用就能有效提升飞机安全性和环保效率。同时,公务机可以更加快速地爬升到巡航高度,为繁忙的机场腾出空域,不仅优化了轨迹,还能充分降低油耗。
然而这些新科技的应用都是以飞机本身的角度,不断改善飞行性能,提高燃油效率,从而达到节能减排的效果。这些在一定程度上缓解了飞机对环境的影响,但还不能从根本上解决问题。
可持续航空燃料改变游戏规则
据法国巴黎银行BNPPari?basBank的研究结果显示,航空运输业的碳排放有三大主要来源,其中,燃油造成的排放是航空业排放最大的来源,约占总排放量的79%。由此,许多人认为改善燃油,研发可持续航空燃料将成为航空业减排的关键。
可持续航空燃料可以由多种原料制成,包括不可食用的植物、农业和林业废物、不可回收的家庭废物、工厂的废气排放等,它的原料大多是不需要的“二手物”等其他行业不需要的物质。其安全性和加油方法与现有的喷气式飞机燃料没有区别,使用100%的可持续航空燃料,可以让飞机的碳排放降低80%。
全球主流公务机制造商们都是可持续航空燃料的坚定支持者。湾流是全球首家签署《2030清洁天空目标宣言》的公务机制造商,机队中的G450在2011年就成为全球首架使用可持续航空燃料跨越大西洋的喷气式公务机。2015年,湾流更是成为全球第一家向客户直接提供可持续替代燃料的公务机制造商。
2021年7月底,湾流G500使用可持续航空燃料与传统石油基JET-A航空煤油按30/70比例混合的燃料,从萨凡纳直飞旧金山且顺利返回,此举让湾流成为首家获得美国国家航空协会(NAA)“环保之翼”(SustainableWings)认证的公司。G700公务机的试飞项目是湾流迄今为止最具可持续性的项目,试飞项目中有超过80%的飞行都使用了可持续航空燃料。2022年5月20日,G700使用可持续航空燃料从美国佐治亚州萨凡纳飞往瑞士日内瓦,平均飞行速度为0.90马赫,飞行时长仅用了7小时37分钟,同时创下了第7个国际城市间飞行速度纪录。
截至目前,湾流已购买了超过140万加仑的可持续航空燃料,在试飞机队、演示飞行和客户支持等工作中,湾流系列机队已经使用这种燃料安全飞行了150万海里(约合277.9万公里)。
达索航空民用飞机部执行副总裁白嘉龙(CarlosBrana)在接受记者采访时表示,可持续航空燃料具有很大的减排潜力,“达索航空始终站在技术的最前沿,目前所有猎鹰公务机都通过了可持续航空燃料的使用认证,能够使用50/50的可持续航空燃料混合飞行。使用对环境负责的‘绿色’飞机,这对我们所有人都是一个很好的开始”。达索旗下最新研发的猎鹰10X公务机更是即将获得100%使用可持续航空燃料的认证。
同时,达索也在鼓励猎鹰的运营商采取减排措施,并为他们提供帮助,例如在电子飞行包中加入“绿色”飞行档案应用程序等。位于法国巴黎布尔歇机场的达索FBO已经在提供可持续航空燃料,目前已有猎鹰公务机用户实现约33%的可持续航空燃料使用率。
ACJ220作为空客于2020年10月推出的全新公务机机型,目前也已认证可使用可持续航空燃料掺混率为50%的混合燃料。同时,空客有计划到2030年为该机型获取使用100%可持续航空燃料运行的认证。德事隆航空旗下的最新一代的喷气式公务机也均已取得可持续航空燃料使用认证。
根据Waypoint2050报告,为实现2050年航空运输业碳中和目标,航空业中可持续航空燃油的应用可以完成其中所需的50%~75%的二氧化碳减排量。虽然目前可持续航空燃料的生产只占航空燃料总产量的0.1%,但这一数字预计在未来几年内大幅提升,以满足运营商日益增长和可持续航空燃料应用授权的需求。
绿色飞行科技先行
“通用航空制造业一直处于全球科技最前沿,一直致力于实现更高效的机翼、旋翼、机身、电气系统和发动机设计。目前,通用航空包括公务航空在内研发出的许多混合动力,电动和氢动力等革命性的新能源飞机,已经在天空中快速飞翔。”通用航空制造商协会(GAMA)欧洲事务副总裁KyleMartin表示。
新能源飞机最为明显的特征是零排放、低噪声,几乎不会对环境产生负面影响,是真正的绿色飞机。电动化和氢能化一直是未来绿色飞机两个主要的推进技术研发路线。
目前,来自南美洲的商用飞机及公务机制造商巴西航空工业公司正在积极探索这一新型飞机领域。2021年8月,巴航工业纯电动验证机——一架单发EMB-203伊帕内玛(Ipanema)成功试飞。同年11月,巴航工业公布了概念机型Energia系列,由四款不同座级的概念机型组成,包括纯电动、氢燃料电池、双燃料涡轮发动机和混合动力,预计在2030年~2040年间陆续推向市场。目前,巴航工业已在E系列喷气飞机上完成了可持续燃料的测试,并计划到2030年让旗下现有机型100%使用可持续航空燃料。
而以发动机研发闻名于世的罗尔斯·罗伊斯公司也在研发属于自己的电动飞机——“创新精神号”(SpiritofInnovation)飞机,该机型被赞誉为“世界上最快的纯电动飞机”,也是最快的电动交通工具。“创新精神号”在2021年11月的一次飞行测试中达到了623公里/小时的最高速度,打破了3项世界纪录。
航空业自诞生伊始,就不断展现着人类逐梦天空、开拓未来的智慧与勇气。可以看到,在零排放的未来飞行时代,可持续航空燃料将成为全球航空业不可或缺的燃料,电气化飞机也将在消除航空业对环境的负面影响中发挥重要作用。但随着旅客需求和飞机数量的指数级增长,美好愿景的实现依然需要人类不断探索前进。
在今年10月结束的国际民航组织第41届大会上,我国提出将全面支持可持续发展,围绕加快实现联合国2030年可持续发展目标,讲好中国民航绿色发展故事,积极推进可持续航空燃料、机场清洁能源应用等领域的务实合作。
拥有可持续运营的基础设施将与运营零排放飞机同等重要,在日常运营中实施优化,研究减少浪费的新方法,采用循环经济的做法,应该是航空业在未来几十年实现可持续发展的主要目标。(《中国民航报》、中国民航网 记者刘九阳)