喷气式飞机替代燃料的研究

油价经常上涨促使许多汽车驾驶员考虑在日常交通中使用生物质柴油或混合动力汽车，但是，对于燃料消耗巨大的飞机又是如何解决燃料问题呢？

美国政府和企业的研究人员正在研究用替代燃料为商用飞机的发动机提供动力的方法，尽管许多人警告说，飞机广泛使用替代燃料可能还需要许多年甚至更长的时间。

研究人员面临许多问题，包括在极端寒冷等恶劣条件下生产、运输和使用大量的替代燃料。专家们表示，至少从目前来看，许多种类的飞机替代燃料比传统航空燃料更贵。

美国波音飞机公司环境性能主管比利·格洛弗说：“开发飞机燃料要比开发汽车燃料困难得多。”尽管如此，不断上涨的油价还是引起了人们对飞机替代燃料越来越大的兴趣，一些研究人员希望他们的初步努力终有一天会得到回报。格洛弗说：“我们对飞机替代燃料很感兴趣，因为我们希望确保将来有可用的飞机燃料。”

目前，大多数商用飞机使用一种类似轻煤油的燃料，它比大多数汽车使用的汽油重，但比柴油轻，而且是专门为寒冷条件下的飞机航行而研制的。

研究人员正在研究的一种替代燃料是生物柴油，它可以从大豆、玉米以及其它作物中提取，并已经在一些汽车和卡车中使用。然而，生物柴油存在的一个大问题是比传统的飞机燃料更容易凝固，这可能意味着在3.5万ft（相当于10 668 m）高的寒冷空气中使用会产生问题。

专家们正在研究如何防止生物柴油容易凝固的方法。但是，即使这个问题解决了，另外一个大问题是原料的供应。科学家说，除了给人们提供食物之外，美国没有足够的农田来种植用作生物柴油原料的作物。

美国农业部化学工程师罗伯特·邓恩正在研究生物柴油，他怀疑在价格更便宜之前，航空公司是否会对生物柴油感兴趣。“目前的主要挑战是经济问题。”邓恩说。“即使石油价格上涨，生物柴油在经济上仍处于劣势，其生产成本高昂。”

格洛弗认为，飞机更有可能使用生物柴油和传统燃料混合的燃料。

另一个考虑了几十年的选择是喷气式客机是否可以使用氢作为燃料。位于美国俄亥俄州克利夫兰市的美国国家航空航天局格伦研究中心的高级工程师杰拉尔德·布朗指出，如果使用液态氢来驱动普通的喷气发动机，只需要进行相对较少的改装，最困难的是把液态氢储存在飞机上，液态氢必须在-424℃的条件下储存，虽然较轻，但它也比常规的喷气机燃料占用更多的空间，飞机将不得不重新设计以适应它。此外，由于氢主要是与其它元素结合在一起，所以它的提取成本很高，而且需要大量的能源。

自从1937年德国的“兴登堡”号飞艇因为氢气外泄发生爆炸事故以来，人们一直对氢的爆炸特性感到担忧。Belcan公司曾经研究过飞机燃料的工程师斯坦·塞托说，现在人们拥有多种技术来处理氢作为飞机燃料容易爆炸的问题，所以这不是主要担忧的问题。

氢气能够燃烧干净，燃烧的产物是水。但是格洛弗说，这实际上可能是一个令人担忧的问题，一架高空飞行的氢动力喷气式飞机所释放的水量可能会把它变成一台造云机器。

目前还有一种选择是使用人工合成的燃料来驱动飞机，合成燃料是将煤、油页岩或者天然气转化成可以像传统喷气机燃料那样起作用的液体。美国国家航空航天局格伦研究中心燃烧研究部门负责人李志明（音译）指出，油价上涨意味着合成燃料可能是一种更廉价的选择。

但格洛弗说，目前合成燃料比传统的喷气机燃料需要更多的资源来生产。

李志明认为，合成燃料仍然可以用于目前正在开发的超高效喷气发动机，从而有可能节省能源。另一个优势是美国拥有大量的煤炭和天然气储备。

尽管对商用喷气机替代燃料的研究仍处于初期阶段，但一些人预计，在专用飞机上使用替代燃料方面会更快取得成功。

总部位于美国加利福尼亚州蒙罗维亚的Aero Vironment公司已经研制成功由液态氢驱动的“全球观察者”无人侦察机。该公司发言人史蒂文·吉特林说，液态氢使无人侦察机的飞行时间比传统航空燃料长四倍左右，不过它的价格是传统航空燃料的两到四倍。该公司还开发了一种太阳能飞机，并成功试飞，不过这种太阳能飞机的原型机在后来的飞行测试中因结构问题而坠毁。

在不久的将来，研究的重点仍然是提高传统飞机的燃油效率。波音公司制造的新型787喷气式客机已于2011年交付使用，其人均燃油效率与搭载两名乘客的混合动力汽车相当。格洛弗说：“我们计划制造出最省油的飞机，因此我们需要尽可能地提高飞机的燃油效率。”

飞机替代燃料可能的选择三种。 一是生物柴油。研究人员认为，这种从大豆和其它农作物中提取的燃料可以在飞机上使用，但面临的挑战包括，生物柴油容易凝固，而且很难生产出足够的生物柴油供飞机广泛使用。也有人说，更有可能的是将生物柴油与传统的航空燃料混合使用。 二是液态氢。液态氢比传统喷气机燃料占用更多的空间，而且必须在非常冷的条件下保存。这意味着飞机必须重新设计以适应它。三是人工合成燃料。合成燃料是将煤、油页岩或者天然气转化成可以像传统喷气机燃料那样起作用的液体。合成燃料可能是一种成本较低的替代品，但就目前而言，合成燃料需要比传统喷气机燃料更多的资源来生产。