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镍为可持续的航空运输作贡献
By Carrol McCormick
镍杂志, 2008
年3月 -- 航空公司一直在努力降低燃料消耗，这样既可降低成本（2006年全球燃料消耗占航空公司运营费用的26%）又可减轻航空旅行对环境的影响（该行业仍然是氮氧化物和二氧化碳排放的主要来源）。
对此，飞机制造商正在制造燃料效率更高的飞机。波音公司2001年发布的“音速巡航者”概念飞机那高速炫耀的设计，只过了一年就被放弃了，取而代之的是稍慢但更经济的飞机。可能不会再出现另一个“协和”。
在过去的40年中，飞机设计的燃料效率提高了70％，这些改进中有20%是在过去的十年间完成的。自20世纪60年代以来，一氧化碳排放量已下降了50％， 未燃烧的碳氢化合物和烟雾减少了90％左右。国际航空运输协会（
IATA ）的报告说，到2020年，氮氧化物的排放量可减少80％，燃料效率可提高25％——所有这一切都是由于在新飞机上进行了投资。今后13年中这些改进总计应能减少3.45亿吨的二氧化碳排放量。
飞机制造商通过改善空气动力学性能提高了燃料效率，特别是在小翼部位，这些位于机翼末端的垂直附件减少了阻力。更好的引擎设计也起到了一定的作用，例如使用高温镍基合金来提高运行温度。
而最引人注目的进步是靠降低机身的重量取得的。越来越多地使用复合材料来取代铝：用环氧树脂浸渍的多层碳纤维和其他类型的布。三种飞机说明了这种趋势：
当波音777于1994年首航时，复合材料占重量的9%（另有消息说是12%）。2005年首航的空客A-380中复合材料占机身重量约23％。波音公司最新的商用飞机787，又被称为“梦想飞机”，复合材料占重量的50%，它将于2009年进行它的首航。
梦想飞机是第一架机身全部用碳纤维复合材料而不是铝制造的商用飞机。据波音公司介绍，如此高的复合材料比例，再加上改良的引擎设计和空气动力学性能，使梦想飞机的燃料效率比B-767或空客A330的高20％以上。
复合结构取决于一种含Ni36％的镍合金--因瓦合金，它是由Charles-Édouard Guillaume
(1861-1938)在19世纪末开发的。其最重要的性质是热膨胀系数接近于零，由此它成为制造模具或芯轴的材料，复合部件放置其中，然后在温度为375～425℃的反应釜中硬化处理。因瓦合金不同寻常的稳定性确保复合部件在硬化时保持着仅几分之一毫米的精密公差。
波音公司正在采用复合材料制造“梦想飞机”的蒙皮（机身、机翼和尾翼，以及其他结构如机翼箱）。例如，长6.7米，宽5.8米的机身的一部分，用浸渍了环氧树脂的碳纤维带覆盖在一根旋转芯轴上，该芯轴是用较小的联锁芯轴制成的。一段整体机身省去1500块铝板和40000～50000个紧固件。
787-3型梦想飞机的机翼跨度是52米。机翼蒙皮由复合材料制成，复合材料铺在两根不同的因瓦合金芯轴上，其中一根长31米，重36吨。
波音梦想飞机使用复合材料意味着其重量总计将比使用铝合金减轻4536公斤。
就每乘客英里的燃料消耗而言，A-380和梦想飞机都是超高效的，而且在减少对当地污染的同时，也有助于机场的高效使用。A-380的标准配置为555个座椅，航程达15000公里，适合枢纽-轮辐模式的航空运输，其中大型飞机在中心枢纽机场间飞行，而小型飞机在区域机场与中心机场间运送旅客。减少困扰大机场的拥堵和延误的方案是，用较少的飞机运载更多的乘客。
梦想飞机中的787-3型飞行距离为4650～5650km，787-8航程为14200～15200km，787-9为14800～15750km。长途飞行可以载客290名，短程航线可载客330名。由于787是一种中型飞机（不像A-380，它要求更宽的跑道和滑行路线，超大尺寸的门和特殊的地面输送设施），它可以通过避免中转而缓解机场拥挤。
据该公司称，截至2008年1月底，波音公司已经接到56个客户订购857架梦想飞机的订单，使其成为世界上销售最快的商用飞机。
Carroll McCormick is a Montreal-based freelance writer.
Photos: The Boeing Company
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