上海2015年11月18日電 /美通社/ -- 當(dāng)前中國城市PM2.5顆粒的三大主要來源分別是：交通運輸、建筑和工業(yè)設(shè)施、以及燃煤，約占總量的50-70%?？刂平煌I(lǐng)域的排放對中國來說是一大挑戰(zhàn)。圍繞這一問題，霍尼韋爾航空航天集團(tuán)交通系統(tǒng)中國區(qū)副總裁兼總經(jīng)理金晨海和霍尼韋爾航空航天集團(tuán)亞太區(qū)業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)那保羅(Paul Nef)日前為《科技日報》旗下的中國科技網(wǎng)共同撰文指出：最合理的解決方案還是應(yīng)該是從源頭控制和減少排放，大力采用技術(shù)手段來提升能效、降低排放、減少污染，推進(jìn)低成本的治理。一個現(xiàn)代的交通環(huán)保理念應(yīng)當(dāng)是用更為清潔、便捷和成本節(jié)約的方式讓人們在享受出行便利的同時還能享受清山綠水，這也是產(chǎn)業(yè)界競逐的綠色戰(zhàn)場。
此文為霍尼韋爾“暢享深呼吸”洞察系列之一，文章全文如下：
截止2014年底，中國民用機(jī)動車保有量已達(dá)2.64億輛，其中汽車1.54億輛，汽車數(shù)量僅次于美國，居世界第二位。以目前的油耗和汽車銷售增長速度，到2020年，中國汽車不僅碳排放將達(dá)30億噸以上，成為全球變暖的推手，灰霾、光化學(xué)煙霧污染也將威脅國人的健康。
與汽車尾氣污染同等嚴(yán)重的還有飛機(jī)等航空器的污染。據(jù)著名灰霾專家、廣東省氣象局首席專家吳兌在媒體采訪中表述的觀點，一架大型飛機(jī)一次起降大約消耗4噸油，相當(dāng)于600輛雙班出租車的排放量。按一個機(jī)場一天起降近千架航班計算，排放量相當(dāng)于數(shù)十萬輛汽車。由于國內(nèi)航空業(yè)迅速發(fā)展，飛機(jī)起降以及巡航帶來的排放和污染也在逐年增加，不容忽視。
治理交通領(lǐng)域的污染并不意味著人們再次回到茹毛飲血的年代。一個現(xiàn)代的交通環(huán)保理念應(yīng)當(dāng)是用更為清潔、便捷和成本節(jié)約的方式讓人們在享受出行便利的同時還能享受清山綠水，而這也是產(chǎn)業(yè)界競逐的綠色戰(zhàn)場。
清潔動力的道路選擇
2014年12月22日工業(yè)和信息化部正式頒布GB19578-2014《乘用車燃料消耗量限值》和GB27999-2014《乘用車燃料消耗量評價方法及指標(biāo)》，對乘用車燃料消耗量限值由2015年目標(biāo)6.9L/百公里提升至2020年的5.0L/百公里，對應(yīng)CO2排量約為120g/km。此項規(guī)定將于2016年1月1日起實施。
這是一道懸在中國車企頭上的達(dá)摩克利斯之劍，盡管這一標(biāo)準(zhǔn)看上去如此嚴(yán)苛，但是與發(fā)達(dá)國家相比，這個目標(biāo)仍不失為“仁慈”。
當(dāng)前，汽車用汽柴油消費占全國汽柴油消費的比例已經(jīng)達(dá)到55%左右，每年新增石油消費量的70%以上被新增汽車所消耗。在汽車保有量持續(xù)增長的情況下，能源緊張問題將更加突出。工信部統(tǒng)計的乘用車平均重量從2009年的1252公斤增加到2013年的1355公斤。因此通過升級或者改變動力系統(tǒng)來提升燃油效率成為大勢所趨。
渦輪增壓，從傳統(tǒng)技術(shù)中掘金
近幾年，改善燃油車動力與燃效的渦輪增壓技術(shù)成為車業(yè)動力技術(shù)發(fā)展的熱點，甚至推崇混合動力技術(shù)的車企也愿意涉足這一領(lǐng)域。
渦輪增壓本身并不是新技術(shù)。瑞士工程師Alfred Büchi發(fā)明了世界上第一個由廢氣驅(qū)動的渦輪增壓器，并于1905年取得專利。一戰(zhàn)時，渦輪增壓技術(shù)應(yīng)用到戰(zhàn)機(jī)上，用于解決戰(zhàn)機(jī)高空含氧量下降所導(dǎo)致的發(fā)動機(jī)動力下降的問題。
渦輪增壓技術(shù)的優(yōu)勢是，在不增加發(fā)動機(jī)排量的基礎(chǔ)上，輸出的較大功率與自然吸氣的相比可增加約30%-60%。二戰(zhàn)后，眾多軍用技術(shù)漸漸進(jìn)入商用和民用領(lǐng)域，渦輪增壓技術(shù)強(qiáng)烈地吸引著汽車公司的目光。上世紀(jì)60年代，霍尼韋爾第一個把增壓技術(shù)引入汽車業(yè)，一些汽車公司開始嘗試性地安裝渦輪增壓器，直到1977年問世的Saab薩博99汽車才標(biāo)志著這一技術(shù)開始真正走向成熟。
隨著傳統(tǒng)技術(shù)的不斷升級換代，發(fā)動機(jī)小型化、微型化成為汽車工業(yè)的創(chuàng)新趨勢，借助于渦輪增壓技術(shù)，一臺1.4升T渦輪增壓汽車的功率可以達(dá)到2.0升自然吸氣發(fā)動機(jī)的效果，與同等功率的自然吸氣發(fā)動機(jī)相比，不僅可大幅提高發(fā)動機(jī)的功率和扭矩，提升車輛響應(yīng)速度，而且還能“變廢為寶”，通過有效利用發(fā)動機(jī)尾氣，促進(jìn)內(nèi)燃機(jī)燃燒更清潔，減少二氧化碳和氮氧化合物的排放。同時發(fā)動機(jī)輸出功率不變的情況下，汽油發(fā)動機(jī)可提升20% 的燃油效率；如果將發(fā)動機(jī)改為柴油直噴技術(shù)再用渦輪增壓器，可以使燃油經(jīng)濟(jì)性改善40%，改寫了“排量大小決定功率”的傳統(tǒng)概念。
渦輪增壓技術(shù)的應(yīng)用前景
渦輪增壓廣泛的適應(yīng)性已經(jīng)在各種柴油車、汽油車、混合動力車中得到體現(xiàn)，從1.4升的小排量到3.3升的大排量車均可適用，重型卡車、工程車，甚至對車身重量有著嚴(yán)格要求的方程式賽車上也都搭載了渦輪增壓器。
在商業(yè)可行性上，由于渦輪增壓器適合不同排量的發(fā)動機(jī)，汽車生產(chǎn)體系所為此付出的導(dǎo)入成本很低，因此具有極大的推廣便利。未來有望推出小型或者微型的增壓器，甚至是突破性的增壓技術(shù)。
由于燃油經(jīng)濟(jì)性、清潔性以及效率是汽車尾氣染污治理中的重要指標(biāo)，未來，全球渦輪增壓的前景非?？捎^，它不僅保持了駕乘樂趣，還提高汽油、柴油的燃油經(jīng)濟(jì)性，減少尾氣排放。當(dāng)前歐洲乘用車中已有超過60%采用了渦輪增壓技術(shù)，美國采用這一技術(shù)的乘用車比例也在逐年增加。隨著購買汽車人群的成熟，中國的發(fā)展趨勢亦是類似。
所以綜觀這些林林總總的技術(shù)競爭，可以說新技術(shù)有眼球，老技術(shù)有市場，對每一種技術(shù)的發(fā)展都要持開放的心態(tài)。很多傳統(tǒng)技術(shù)在一代代的升級過程中，表現(xiàn)出的穩(wěn)定性、成本效益以及與當(dāng)前生產(chǎn)基礎(chǔ)架構(gòu)的兼容性都是值得統(tǒng)籌考量的。
打破航空業(yè)的效率和污染困局
飛機(jī)等航空飛行器的污染這幾年開始進(jìn)入人們的視野。飛機(jī)排放污染物主要從兩個方面進(jìn)行評估，一是巡航狀態(tài)下的污染氣體排放；二是機(jī)場地面級別的污染氣體排放。飛機(jī)起降屬于后者。飛機(jī)近地面的活動可以由LTO(Landing and take-off operation)循環(huán)描述。
在研究中人們發(fā)現(xiàn)，滑行過程污染物的排放占據(jù)了大部分LTO循環(huán)的排放，其次是爬升階段。在一個完整的LTO循環(huán)過程中，只有滑行的時間可以調(diào)整，如果滑行時間減少2分鐘，LTO循環(huán)排放大約減少6%。
但是當(dāng)前，汽車尾氣的污染引起了高度重視，而航空器的排放標(biāo)準(zhǔn)以及日常監(jiān)管、前期建設(shè)的環(huán)境評價卻仍然缺失。一架單通道雙引擎噴氣式客機(jī)每減少四分鐘飛行時間，就能節(jié)省約82kg燃油，并減少104kg碳排放量。遇到天氣不好或是在交通高峰時期，大批飛機(jī)或低空盤旋等待降落，或在滑行過程中長時間等待，將消耗大量的燃油。遇到這些問題時，交通部門往往選擇增建跑道，拓寬滑行道，新建機(jī)場，但硬件建設(shè)終歸有限。
SmartPath®智能路徑如何助力機(jī)場提高效率
SmartPath®智能路徑陸基增強(qiáng)系統(tǒng)(GBAS)是全球唯一獲得美國、澳大利亞、德國、西班牙和瑞士監(jiān)管機(jī)構(gòu)認(rèn)證的精準(zhǔn)著陸系統(tǒng)。它克服了傳統(tǒng)的儀表著陸系統(tǒng)（ILS）在精準(zhǔn)著陸方面的技術(shù)局限，幫助機(jī)場以低成本的方式解決了空域不足、交通高峰時段的擁堵以及后續(xù)維護(hù)成本的問題。
2013年，澳大利亞航空管理局在悉尼國際機(jī)場進(jìn)行SmartPath智能路徑系統(tǒng)的測試。悉尼機(jī)場2012年客流量達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的3690萬人次，是澳大利亞及亞洲地區(qū)的一個重要國際性航空樞紐，急需迅速提升機(jī)場的管理能力。測試結(jié)果顯示出SmartPath智能路徑的幾大優(yōu)勢：
優(yōu)勢一：減少飛機(jī)等待時間。消除了 ILS 系統(tǒng)的關(guān)鍵等待區(qū)，減少了飛機(jī)滑行中的“跑道線外等待”，有效緩解停機(jī)坪擁堵和機(jī)場跑道擁堵情況，提高機(jī)場的周轉(zhuǎn)率。
優(yōu)勢二：一個GBAS同時支持多達(dá)26個不同的精準(zhǔn)進(jìn)近程序，機(jī)場無需再為每條跑道頭分別配備儀表著陸系統(tǒng)。
優(yōu)勢三：支持垂直引導(dǎo)，可使前后兩架飛機(jī)飛出不同的著陸航線，避免前機(jī)引起的渦流對后機(jī)的影響。這樣，機(jī)場就可以縮短兩架飛機(jī)的降落時間間隔，從而提高機(jī)場容量。
優(yōu)勢四：提升惡劣天氣條件下的起降能力。飛機(jī)可在無決斷高度，最小跑道視距僅150英尺的氣象條件下（三類盲降著陸標(biāo)準(zhǔn)）安全著陸，從而減少在惡劣天氣條件下的航班延誤和備降。
優(yōu)勢五：系統(tǒng)安裝靈活。SmartPath比傳統(tǒng)的ILS安裝更為靈活，維護(hù)成本低，效率高，每年可為機(jī)場節(jié)省數(shù)十萬美元的維護(hù)和校準(zhǔn)成本。
優(yōu)勢六：智能路徑系統(tǒng)配有多余的接收機(jī)，雙通道處理機(jī)以及雙無限播報系統(tǒng)。這樣，在任何一個部件不能正常工作的情況下，整個系統(tǒng)還是保持正常運轉(zhuǎn)。在任何部件維護(hù)或修理時，系統(tǒng)也能照常繼續(xù)工作，保持全面性的功能和作用。
SmartPath在中國的實踐
根據(jù)國際航空運輸協(xié)會的預(yù)測，到2016年，中國年度國內(nèi)航空旅客運輸量將達(dá)到4.15億人次，僅次于美國。有限的機(jī)場建設(shè)能力，飆升的客流量與繁忙的空域和航空污染之間構(gòu)成了重重矛盾，如何以最為經(jīng)濟(jì)快捷的方式提升機(jī)場的運營能力成為擺在中國航空業(yè)面前的難題。
借鑒國外機(jī)場的成功運營經(jīng)驗，經(jīng)民航局批準(zhǔn)，上海浦東國際機(jī)場與霍尼韋爾航空航天集團(tuán)合作，進(jìn)行SmartPath 智能路徑系統(tǒng)的首次演示。這次演示利用曲線路徑、非正常的下滑度下降等先進(jìn)的技術(shù)，實現(xiàn)精確導(dǎo)航。
中國民航局和空中交通管理局在基于全球定位系統(tǒng)（GPS）的下一代精準(zhǔn)著陸的飛行演示中，證明了SmartPath智能路徑系統(tǒng)幫助提升飛機(jī)運行安全及效率的能力，特別是解決了在天氣狀況不佳的情形下的進(jìn)近和精準(zhǔn)著陸。
從減少航班延誤到降低燃油成本，從提升飛機(jī)耐久性到優(yōu)化空中交通管理，SmartPath的優(yōu)越性得到充分體現(xiàn)，它大幅減少航班的延誤和機(jī)場的碳排放量，也避免了ILS技術(shù)自身所帶來的信號干擾問題，對于因地形、障礙物或空域管制等因素限制ILS安裝和應(yīng)用的機(jī)場也能得心應(yīng)手。它的應(yīng)用代表著從陸基空中導(dǎo)航系統(tǒng)向基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的升級。目前，全球已有25個以上機(jī)場采用了SmartPath系統(tǒng)，其中包括休斯頓、紐瓦克、悉尼、馬拉加、不來梅和里約熱內(nèi)盧等機(jī)場。
在中國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與環(huán)保的矛盾中，無論是汽車動力系統(tǒng)的選擇，還是航空業(yè)推出的SmartPath智能路徑系統(tǒng)解決方案，這些巧思妙想無疑將節(jié)能減排、環(huán)境治理和產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級加以有效地融合，很好地解決了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，也助力中國產(chǎn)業(yè)借助后發(fā)優(yōu)勢與全球領(lǐng)先技術(shù)共舞。
注： 本文為霍尼韋爾“暢想深呼吸”系列洞察文章之一, 原文刊登于2015年11月16日中國科技網(wǎng)，本文內(nèi)容略有刪節(jié)。如需閱讀原文，請訪問 : http://www.wokeji.com/lvse/lvsky/201511/t20151116_1916283.shtml
霍尼韋爾“暢享深呼吸”系列洞察：
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金晨海、那保羅：低成本治理交通領(lǐng)域的污染 ( 中國科技網(wǎng))
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