柔翼無人機能否消除霧霾?
3月8日,由中航工業航宇救生裝備有限公司研制的新型柔翼無人機人工消霧試驗在湖北沙市機場成功完成。該柔翼無人機通過汽車拖曳起飛,人工遙控,飛翔靈活,落地平穩。
近年來,霧霾天氣頻繁暴發,民眾迫切希望能看到藍天白云。在2014年兩會召開之際,霧霾仍是公眾輿論關注的焦點。而在此時,柔翼無人機,進行首輪消霧試驗,有望早日以其載荷量大、飛行時間長等優勢投入霧霾天氣防治工作,成為一則令人振奮鼓舞的消息。
載荷大成本低,柔翼無人機優勢明顯
柔翼無人機是以沖壓翼傘為機翼提供升力的低速無人機,由中航工業集團旗下的中航工業航宇公司研制,其主要用途是消除霧霾。柔翼無人機在2014年2月26日在襄北試驗基地試飛成功。2014年3月,柔翼無人機進行了首輪消霧試驗。
在飛機的性能上,柔翼無人機與固定翼無人機相比具有明顯的優勢:一是有效載荷大,由于采用大面積沖壓翼傘提供的更大升力,相對同等起飛重量的固定翼無人機,其有效載荷約是固定翼飛機的3倍,可以攜帶更多的催化劑進行作業;二是安全可靠,柔翼無人機本身具有滑翔緩降功能,即使在動力發生故障,發動機停機無動力的情況下,也可依靠翼傘緩緩滑翔降落,不會對設備和地面人員造成損傷;三是飛行時間長,一次加油可以留空3小時以上;四是操作簡單,50米距離拖曳即可起飛,空中作業姿態調整方便,降落平穩;五是成本低廉,初略估算,柔翼無人機的采購成本和維護成本是同量級固定翼無人機或無人直升機的1/3—1/5,使用成本是其1/10,平時也不需要進行復雜的維護保養工作。
柔翼無人機試驗消霧而非消霾
柔翼無人機進行了首輪消霧試驗,而不是消霧霾試驗。因為霧是懸浮在貼近地面的大氣中的大量微細水滴(或冰晶)的可見集合體。霾是由空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子組成的氣溶膠。霧主要受水汽影響,是不均勻分布的,霧的邊界很清晰,過了“霧區”可能就是晴空萬里,但是霾與晴空區之間沒有明顯的邊界;霧的厚度只有幾十米至200米左右,霾的厚度可達1-3公里左右。對于小范圍的霧,可以通過人工影響的方法來消除,而大范圍的霾目前還沒有有效的辦法來消除。
目前,通用的消霧方法是播散消霧催化劑。催化劑又稱觸媒,是能改變化學反應速率,而本身的質量、組成和化學性質在參加化學反應前后保持不變的物質。消霧催化劑一般是用鹽、尿素、干冰、氯化鈣以及硝酸銨和尿素的混合液等物質。柔翼無人機通過攜帶不同的消霧催化劑來消除冷霧和暖霧。消除暖霧時,將鹽、尿素等吸濕質粒安裝在柔翼無人機機艙內,飛行到指定霧區,播撒鹽、尿素等吸濕質粒作催化劑,產生大量凝結核,水汽在凝結核上凝結長成大水滴,霧滴會蒸發并在大水滴上凝結后沉降,使曖霧消失。進行冷霧消除時,柔翼無人機將干冰、液化丙烷等催化劑播撒到霧中,產生大量冰晶,霧中的水汽在冰晶上凝華而使冰晶長大,冰晶不斷奪取原霧滴的水分、霧滴便蒸發而冰晶不斷長大降落地面,使冷霧消失。人工播撒消霧催化劑,對于大自然來說,催化劑的量很小,不會對自然環境產生影響。
目前消霧、消霾的方法有三種,分別為雨水沖刷、沉降、擴散。在空中播撒催化劑將空中的水汽凝結成水滴形成雨降下,屬于雨水沖刷的一種,我國南方地區氣候濕潤,可以采取這些方法消霧、消霾;但是像北京這樣的氣候較干燥的地方,這種消霧方法在機場、碼頭等小范圍的地方有一定的效果,而用此法大范圍地消霧、消霾效果不好。
目前還沒有人工消霾的有效方法
人本身就是一個污染源,在生活中不可避免地向自然界排放各種廢氣。大城市人口密集,排放的廢氣就多,加上城市熱島效應,一旦沒有較強冷空氣活動,大氣穩定無風便會出現霾天氣。目前還沒有有效的消除霾天氣的方法和手段。目前人所擁有的能量與大自然的能力之比是1∶40000。人類的能量還不能與自然抗衡,比如人類還沒辦法控制大氣環流,從而阻止諸如臺風等災害性天氣的發生。但是,改變不了大氣,可以從控制污染源入手,即關閉一些污染嚴重的工廠,合理調整工廠和人口的布局,少開汽車,將人類排放的污染物得到控制,使我們城市的空氣質量得以改善。
現在氣象部門也做一些人工消霧、消霾的試驗,可能成功也可能失敗。我們相信隨著科技手段和大氣科學的發展,今后一定會有好辦法來改善大城市的空氣污染問題。
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