空客持續11年研究將落地：要讓飛機更像鳥兒

2020-09-21 敲黑板

文 | 張超

最快明年，跨越大西洋的長途航線上，便將出現客機結伴飛行的場景。

為了完成節能減排目標，空中巴士公司正在學習候鳥遷徙的經驗，讓現代客機像它們一樣編隊做長距離飛行。

未來，或許你會看到客機像大雁一樣，在空中排成「人」字形飛行。

編隊飛行節油效果明顯

商業飛機編隊飛行，主要是為了省油，這項研究源自2009年。

當時，空中巴士舉辦了「Fly Your Ideas」競賽，邀請全球專業人士出謀劃策，為更環保的商業飛行支招，史丹福大學航空航天專業五名博士生，便組團提出了通過編隊飛行省油的概念。

史丹福大學2009年關於團隊參賽的報導


團隊成員傑夫·鮑爾提到，靈感來自候鳥南飛，比如鵜鶘在編隊飛行時，頭鳥尾部會產生一股渦流，編隊中其它鵜鶘如果處在上升氣流中，就可以減少風阻，依靠更多滑翔節省體力。

而單獨飛行的鵜鶘，因為頻繁扇動翅膀，心率會比編隊中的鵜鶘高14%，因此鵜鶘會輪流擔任頭鳥帶飛，保證大部隊長時間飛行。

編隊飛行中的鵜鶘


類似的原理早就應用於體育賽事，比如自行車比賽中的「破風手」、馬拉松比賽中的「兔子選手」等等。

自行車比賽中「破風手」很常見也很重要


傑夫·鮑爾等人認為，客機飛行中機翼後方也會產生一股渦流，如果利用好渦流中的上升氣流，同樣有助於節省燃料。

研究小組以維珍航空美國往返英國的航班建模，先調整片區內航班的起飛時間，然後在半空中集合，以2-3架飛機為一個編隊，每架飛機相隔2-5英裡（約3.2-8公裡）距離。

維珍航空的空客A350客機


根據此模型計算，從舊金山、洛杉磯、拉斯維加斯起飛的航班，在猶他州附近完成編隊後飛越大西洋抵達英國，最多可以節省12%的燃料，而以氮氧化物為主的溫室氣體排放量，則可以減少1/4以上。

越洋航線需要先到固定地點編隊


史丹福大學研究團隊的這一概念，被美國軍方轉化為現實。

2013年7月，美國空軍兩架C-17運輸機從愛德華茲空軍基地起飛，採用一前一後編隊飛行前往夏威夷，後方飛機始終保持在前方飛機左舷後2000-6000英尺（約0.6-1.8公裡）的位置，這個位置正好處於渦流向上氣流，美軍稱之為「搭便車」。

兩架編隊飛行的C-17運輸機


最終，後方飛機去程節省了6%的燃料，回程節省了10%的燃料。

根據這項測試，美軍還發現了C-17運輸機編隊飛行中最佳「搭便車」位置，第二架飛機最好在第一架飛機左舷後方3000英尺（約0.9公裡），如果是三機編隊，第三架飛機最好在第一架飛機右舷後方6000英尺（約1.8公裡）。

C-17機隊


空客明年實現商業編隊飛行

商業飛機編隊飛行的效果，也在前幾年被空客驗證成功。

2016年，空客開始以A380客機和A350客機兩機編隊的方式驗證節油效率。

2016年，有飛行員拍到一架A350跟在一架A380後編隊飛行


今年3月，空客又以A350客機兩機編隊，圍繞土魯斯-冰島-格陵蘭-加拿大-土魯斯11小時的航線展開驗證。

空客表示，測試中兩架客機的距離只有1.5海裡（約2.8公裡），後方客機可以節省5%-10%的燃料，而機上乘客不會感到任何不適。

今年3月，網友拍到測試編隊飛行的A350-1000客機正在起飛


接下來，空客還將繼續測試編隊飛行，以驗證節省燃料的最佳方式，並將此計劃命名為「Fello&39;flight shame' over their environmental impact

Popular Mechanics：Vortex Surfing: Formation Flying Could Save the Air Force Millions on Fuel

We Are The Mighty：Passenger planes may soon fly in formation to save fuel

News.Stanford：Airliners could save fuel by taking a hint from birds flying in formation

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