柔翼無(wú)人機(jī)能否消除霧霾?
3月8日,由中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司研制的新型柔翼無(wú)人機(jī)人工消霧試驗(yàn)在湖北沙市機(jī)場(chǎng)成功完成。該柔翼無(wú)人機(jī)通過(guò)汽車拖曳起飛,人工遙控,飛翔靈活,落地平穩(wěn)。
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近年來(lái),霧霾天氣頻繁暴發(fā),民眾迫切希望能看到藍(lán)天白云。在2014年兩會(huì)召開之際,霧霾仍是公眾輿論關(guān)注的焦點(diǎn)。而在此時(shí),柔翼無(wú)人機(jī),進(jìn)行首輪消霧試驗(yàn),有望早日以其載荷量大、飛行時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)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(wú)人機(jī)優(yōu)勢(shì)明顯
柔翼無(wú)人機(jī)是以沖壓翼傘為機(jī)翼提供升力的低速無(wú)人機(jī),由中航工業(yè)集團(tuán)旗下的中航工業(yè)航宇公司研制,其主要用途是消除霧霾。柔翼無(wú)人機(jī)在2014年2月26日在襄北試驗(yàn)基地試飛成功。2014年3月,柔翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行了首輪消霧試驗(yàn)。
在飛機(jī)的性能上,柔翼無(wú)人機(jī)與固定翼無(wú)人機(jī)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì):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(duì)同等起飛重量的固定翼無(wú)人機(jī),其有效載荷約是固定翼飛機(jī)的3倍,可以攜帶更多的催化劑進(jìn)行作業(yè);二是安全可靠,柔翼無(wú)人機(jī)本身具有滑翔緩降功能,即使在動(dòng)力發(fā)生故障,發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)無(wú)動(dòng)力的情況下,也可依靠翼傘緩緩滑翔降落,不會(huì)對(duì)設(shè)備和地面人員造成損傷;三是飛行時(shí)間長(zhǎng),一次加油可以留空3小時(shí)以上;四是操作簡(jiǎn)單,50米距離拖曳即可起飛,空中作業(yè)姿態(tài)調(diào)整方便,降落平穩(wěn);五是成本低廉,初略估算,柔翼無(wú)人機(jī)的采購(gòu)成本和維護(hù)成本是同量級(jí)固定翼無(wú)人機(jī)或無(wú)人直升機(jī)的1/3—1/5,使用成本是其1/10,平時(shí)也不需要進(jìn)行復(fù)雜的維護(hù)保養(yǎng)工作。
柔翼無(wú)人機(jī)試驗(yàn)消霧而非消霾
柔翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行了首輪消霧試驗(yàn),而不是消霧霾試驗(yàn)。因?yàn)殪F是懸浮在貼近地面的大氣中的大量微細(xì)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(jī)碳?xì)浠衔锏攘W咏M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(guò)了“霧區(qū)”可能就是晴空萬(wàn)里,但是霾與晴空區(qū)之間沒(méi)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(dá)1-3公里左右。對(duì)于小范圍的霧,可以通過(guò)人工影響的方法來(lái)消除,而大范圍的霾目前還沒(méi)有有效的辦法來(lái)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(xué)反應(yīng)速率,而本身的質(zhì)量、組成和化學(xué)性質(zhì)在參加化學(xué)反應(yīng)前后保持不變的物質(zhì)。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(zhì)。柔翼無(wú)人機(jī)通過(guò)攜帶不同的消霧催化劑來(lái)消除冷霧和暖霧。消除暖霧時(shí),將鹽、尿素等吸濕質(zhì)粒安裝在柔翼無(wú)人機(jī)機(jī)艙內(nèi),飛行到指定霧區(qū),播撒鹽、尿素等吸濕質(zhì)粒作催化劑,產(chǎn)生大量凝結(jié)核,水汽在凝結(jié)核上凝結(jié)長(zhǎng)成大水滴,霧滴會(huì)蒸發(fā)并在大水滴上凝結(jié)后沉降,使曖霧消失。進(jìn)行冷霧消除時(shí),柔翼無(wú)人機(jī)將干冰、液化丙烷等催化劑播撒到霧中,產(chǎn)生大量冰晶,霧中的水汽在冰晶上凝華而使冰晶長(zhǎng)大,冰晶不斷奪取原霧滴的水分、霧滴便蒸發(fā)而冰晶不斷長(zhǎng)大降落地面,使冷霧消失。人工播撒消霧催化劑,對(duì)于大自然來(lái)說(shuō),催化劑的量很小,不會(huì)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)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(kuò)散。在空中播撒催化劑將空中的水汽凝結(jié)成水滴形成雨降下,屬于雨水沖刷的一種,我國(guó)南方地區(qū)氣候濕潤(rùn),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(jī)場(chǎng)、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(méi)有人工消霾的有效方法
人本身就是一個(gè)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(yīng),一旦沒(méi)有較強(qiáng)冷空氣活動(dòng),大氣穩(wěn)定無(wú)風(fēng)便會(huì)出現(xiàn)霾天氣。目前還沒(méi)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(méi)辦法控制大氣環(huán)流,從而阻止諸如臺(tái)風(fēng)等災(zāi)害性天氣的發(fā)生。但是,改變不了大氣,可以從控制污染源入手,即關(guān)閉一些污染嚴(yán)重的工廠,合理調(diào)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(zhì)量得以改善。
現(xiàn)在氣象部門也做一些人工消霧、消霾的試驗(yàn),可能成功也可能失敗。我們相信隨著科技手段和大氣科學(xué)的發(fā)展,今后一定會(huì)有好辦法來(lái)改善大城市的空氣污染問(wèn)題。

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