全球航空业正卡在一个尴尬的十字路口。一边是各国喊得震天响的 “碳中和” 目标 —— 航空业贡献了全球 2% 的碳排放,且还在逐年增加;另一边是现实的困境:想用电驱动飞机,电池太重,飞不远;想烧氢燃料,储存和加注设施全是难题。就在这时,一条来自中国的消息,让不少外媒坐不住了。
据科技媒体 Ecoportal 报道,武汉大学的一个团队,造出了一台 “不喝油” 的发动机。它不用化石燃料,甚至不用特殊燃料,就靠吸进普通空气,再用电把空气变成高温等离子体,就能产生推动飞机的力量。更让人惊讶的是,在实验室里,这个小巧的原型机已经能举起 1 公斤的钢球,产生的推力压强甚至能和传统商用喷气发动机掰掰手腕。外媒直言:“这看着像 22 世纪才该有的技术,没想到中国已经在测试了。”
要理解这项技术的厉害,得先说说现在的飞机是怎么飞的。七十多年来,喷气发动机的原理没怎么变:吸进空气,压缩一下,混上煤油烧起来,高温高压的气体往后一喷,飞机就往前跑。这套技术让人类实现了环球飞行,但代价是每年排出去的二氧化碳,够填满几百万个足球场。
为了改这个毛病,科学家想了不少招。纯电动飞机?电池太重,现在最多飞个短途,跨洋飞行想都别想。氢燃料飞机?氢虽然烧起来只产水,但它太 “活泼”,储存需要超低温高压,飞机装不下多少,而且加油站也得全改造,成本高得吓人。
武汉大学的团队,走了条完全不同的路。他们盯上了 “等离子体”—— 这东西是物质的第四种形态,比气体更 “热” 更 “活泼”,闪电、极光里都有它。团队想:能不能直接用空气当 “原料”,用电把它变成等离子体,靠这个喷气产生推力?
说起来复杂,做起来更像变魔术。机器先把空气吸进来,挤压缩小体积,再加热到 1000 摄氏度以上。接着,一道强微波打进去,空气瞬间被 “拆” 成带电的粒子,变成滚烫的等离子体。最后,这股憋着巨大能量的等离子体从喷口猛喷出去,推力就有了。
实验室里的原型机很小,却干成了大事:它稳稳举起了 1 公斤的钢球,喷出的等离子体产生的压强达到了每平方米 2.4 万牛顿 —— 这数儿跟咱们平时坐的客机发动机差不多。这一步,直接证明了 “靠空气和电飞” 不是空想,是真能实现的。
可能有人会说,等离子推进器不算新鲜啊,太空探测器上早就有了。但这两者差别大了去了。太空里的等离子推进器,得用氙气这种稀有又贵的气体当 “燃料”,而且只能在没有空气的真空里工作,到了地球大气层里根本没用。
但中国这个原型机不一样,它就认空气 —— 地球上哪儿都有的空气。这一下,就把等离子体推进的用武之地从太空拉回了大气层,让飞机用它飞成为了可能。想想看,以后飞机起飞,不用装一肚子煤油,只要有足够的电,吸着空气就能跑,全程不排二氧化碳,这不就是航空业做梦都想要的 “零排放” 吗?
不过,别高兴太早。现在的原型机还只是个 “实验室宝宝”,想让它拉着几百人飞上万米高空,还差着十万八千里。
最大的坎是电。要驱动一台能托动大飞机的等离子发动机,得有兆瓦级的电源 —— 大概相当于几千户人家同时用电的量。可现在的电池要么太重,要么储电量不够;想装个小型核聚变反应堆?那技术还停留在科幻片里。没合适的电源,这发动机就是个 “没油的车”。
然后是材料。1000 多摄氏度的等离子体,比炼钢的熔炉还烫。现在的金属零件往里面一放,分分钟就化了。得找一种又轻、又耐超高温、还能扛住强电磁干扰的材料,这在现在看来,难度不亚于造一件 “神器”。
还有系统控制的问题。小原型机一个单元就够了,真要飞大飞机,可能得并排装几十个、上百个等离子喷射单元,组成一个 “阵列”。这么多单元得同步工作,起飞时一起使劲,巡航时调大调小,降落时慢慢减速,中间有一个出问题都可能出危险。怎么把它们管得服服帖帖,现在还没头绪。
尽管难,但这项技术还是让不少人看到了希望。现在全球都在赌航空脱碳的 “技术路线”:有人押宝可持续航空燃料(SAFs),有人死磕氢能源,而中国这个等离子体推进,像是突然冒出来的 “第三条路”。
它的好处太诱人了:只要有清洁电(比如太阳能、风能发的电),再加上空气,就能飞,全程零排放。这要是成了,航空业的碳排放难题几乎能一次性解决。
就像百年前莱特兄弟的飞机只飞了十几秒,却开启了航空时代一样,武汉大学这个原型机现在能干的事也有限。但它证明了一个关键问题:靠空气和电推动飞机,在物理上是行得通的。
外媒评论,这更像是 “22 世纪的技术”,或许不是夸张。毕竟,从实验室到万米高空,可能要走几十年,但至少这条路,已经被中国人踏出了第一步。未来的某一天,当我们坐上不喝油、只 “吃” 空气的飞机时,或许会想起今天这个小小的突破 —— 原来 22 世纪的飞行,早就从这一刻开始倒计时了。