飞机拉滑翔机运货 可最多减成本65%
发布 : 2024-5-08 来源 : 明报新闻网
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由于全球暖化问题日益严峻，各行各业都备受压力，需要提出节能减排甚至达到碳中和的时间表。其中，在技术上难以全面弃用燃油的航空业，就更加特别头痛。美国有初创公司就重新提出和包装一条旧桥，让一架有动力的普通飞机拖曳一架无动力的载货滑翔机，来大幅提高货运量，从而降低每单位重量空运货品的成本和碳排放。
货运量可增加一至两倍
美国得州初创公司Aerolane在2021年开始构思这个看似妙想天开和「缩骨」、但技术上又确实可行的方案。说穿了，Aerolane的方案其实不求高深、但求实用。那就是让一架有动力的主飞机透过缆绳拖曳一架称为Aerocarts的无动力和无人驾驶自主滑翔货运机。
众所周知，飞机之所以能够起飞，是全靠机翼上方的气压比机翼下方的气压为低，于是产生升力。而主飞机除了在自己的货舱载货之外，还额外拖曳一架滑翔机来载货（而不是直接吊运一个货柜），便可以利用到这种升力，从而增加整体的货运量。
此外，滑翔机因为紧跟在主飞机的后方，并且由自动驾驶系统控制其巡航时的姿态，在主飞机的尾流中「冲浪」，也可以享受到较低的阻力和较佳的升力（相对于在前面的主飞机来说）。因此，利用这个低成本方案，即使主飞机的发动机毫无改进，机身没有减重、气动力外型没有修改，也可以显著增加货运量，从而降低每单位空运货品的成本和碳排放。
据报道，Aerolane由2022年起，已经借助小型飞机牵引，先后测试了两个自主滑翔货运机的原型。第一个原型的载重量为1000磅，而去年开始测试的第二个原型的载重量则增加至超过2000磅。Aerolane声称，根据试验结果，这个方案可以令货运量增加一至两倍，而耗用的燃料则只会增加很少，从而令每单位重量空运货品的整体运作成本最多降低达65%。
至于滑翔机如何降落，从Aerolane的网页上所见，似乎是不断开缆绳，直接跟在主飞机后面降落。但亦有媒体说，其实Aerolane现时正在构思两种方式。其中一种是不断开缆绳，让滑翔机直接跟在主飞机后面降落。另一种是断开绳索，让滑翔机自主著陆，甚至可以降落到其他机场。
Aerolane暂时还没有取得任何订单。但据报道，Aerolane计划在取得美国联邦航空管理局（FAA）的批准之后，开始使用轻质材料来研制两个型号的无动力滑翔机，两者分别可以载重3吨和10吨，计划在明年达到「可以初步使用」的目标。
最大隐忧在滑翔机降落
其实，这种「挂机」方案并非新事物。早在二次大战时期，美军就有利用运输机拖曳大型无动力滑翔机，并且大规模应用来运送士兵、装备和物资。
其中一款称为CG-4的无动力滑翔机，美国就一共生产了13,900架之多。只不过，当时的滑翔机并没有自主驾驶系统，需要由两名飞行员来操纵。
无可否认，这种「挂机」方案的优点是，技术简单和门槛低，容易实行，成本亦很低。相对来说，若要在发动机、机体材料、气动力外型这些技术上再寻求突破，却困难很多倍，节省燃料的幅度非常有限。但是，这种方案的最大隐忧和缺点是，拖在后方的滑翔机著陆时，有一定危险。
二次大战之后，由于飞机的发动机马力和货舱容量进步神速，到了1960年代，军用运输机已经能够直接空运几十吨重的坦克等重型装备，令到使用滑翔机来运货这种带些风险的方案的刚需大减，渐渐被淘汰下来。
不过，笔者认为，以现时的无人机和自主驾驶系统技术来说，若再使用这种「挂机」方案，一定会比二次大战时来得安全。虽然在短期内，这种方案获得美国和其他大国的航空监管机构批准全面使用的机会很低，但也未必完全没有建树。举例说，在军用运输方面，便可能大派用场。又或者，将来再出现好像加沙般的人道危机，也可以利用运输机拖曳自主滑翔机去空投物资（无需在现场降落）。至于商业运输，若将这些有动力的主飞机和无人驾驶自主滑翔机的起降限制在某些专门用作货运的机场或跑道，亦并非完全不可行。
另外，美国空军在2013年曾经进行过一项类似测试。只不过，它并没有使用滑翔机，而是让一架C-17运输机紧跟在另一架C-17运输机的后面，两者相距约900至1800米，利用前面的C-17的尾迹涡旋冲浪，让后面的C-17的风阻大减，至少可以节省到10%以上的燃油。这种比较安全的运用方式，也值得考虑，当然就仍然只限运货。
货运量可增加一至两倍
美国得州初创公司Aerolane在2021年开始构思这个看似妙想天开和「缩骨」、但技术上又确实可行的方案。说穿了，Aerolane的方案其实不求高深、但求实用。那就是让一架有动力的主飞机透过缆绳拖曳一架称为Aerocarts的无动力和无人驾驶自主滑翔货运机。
众所周知，飞机之所以能够起飞，是全靠机翼上方的气压比机翼下方的气压为低，于是产生升力。而主飞机除了在自己的货舱载货之外，还额外拖曳一架滑翔机来载货（而不是直接吊运一个货柜），便可以利用到这种升力，从而增加整体的货运量。
此外，滑翔机因为紧跟在主飞机的后方，并且由自动驾驶系统控制其巡航时的姿态，在主飞机的尾流中「冲浪」，也可以享受到较低的阻力和较佳的升力（相对于在前面的主飞机来说）。因此，利用这个低成本方案，即使主飞机的发动机毫无改进，机身没有减重、气动力外型没有修改，也可以显著增加货运量，从而降低每单位空运货品的成本和碳排放。
据报道，Aerolane由2022年起，已经借助小型飞机牵引，先后测试了两个自主滑翔货运机的原型。第一个原型的载重量为1000磅，而去年开始测试的第二个原型的载重量则增加至超过2000磅。Aerolane声称，根据试验结果，这个方案可以令货运量增加一至两倍，而耗用的燃料则只会增加很少，从而令每单位重量空运货品的整体运作成本最多降低达65%。
至于滑翔机如何降落，从Aerolane的网页上所见，似乎是不断开缆绳，直接跟在主飞机后面降落。但亦有媒体说，其实Aerolane现时正在构思两种方式。其中一种是不断开缆绳，让滑翔机直接跟在主飞机后面降落。另一种是断开绳索，让滑翔机自主著陆，甚至可以降落到其他机场。
Aerolane暂时还没有取得任何订单。但据报道，Aerolane计划在取得美国联邦航空管理局（FAA）的批准之后，开始使用轻质材料来研制两个型号的无动力滑翔机，两者分别可以载重3吨和10吨，计划在明年达到「可以初步使用」的目标。
最大隐忧在滑翔机降落
其实，这种「挂机」方案并非新事物。早在二次大战时期，美军就有利用运输机拖曳大型无动力滑翔机，并且大规模应用来运送士兵、装备和物资。
其中一款称为CG-4的无动力滑翔机，美国就一共生产了13,900架之多。只不过，当时的滑翔机并没有自主驾驶系统，需要由两名飞行员来操纵。
无可否认，这种「挂机」方案的优点是，技术简单和门槛低，容易实行，成本亦很低。相对来说，若要在发动机、机体材料、气动力外型这些技术上再寻求突破，却困难很多倍，节省燃料的幅度非常有限。但是，这种方案的最大隐忧和缺点是，拖在后方的滑翔机著陆时，有一定危险。
二次大战之后，由于飞机的发动机马力和货舱容量进步神速，到了1960年代，军用运输机已经能够直接空运几十吨重的坦克等重型装备，令到使用滑翔机来运货这种带些风险的方案的刚需大减，渐渐被淘汰下来。
不过，笔者认为，以现时的无人机和自主驾驶系统技术来说，若再使用这种「挂机」方案，一定会比二次大战时来得安全。虽然在短期内，这种方案获得美国和其他大国的航空监管机构批准全面使用的机会很低，但也未必完全没有建树。举例说，在军用运输方面，便可能大派用场。又或者，将来再出现好像加沙般的人道危机，也可以利用运输机拖曳自主滑翔机去空投物资（无需在现场降落）。至于商业运输，若将这些有动力的主飞机和无人驾驶自主滑翔机的起降限制在某些专门用作货运的机场或跑道，亦并非完全不可行。
另外，美国空军在2013年曾经进行过一项类似测试。只不过，它并没有使用滑翔机，而是让一架C-17运输机紧跟在另一架C-17运输机的后面，两者相距约900至1800米，利用前面的C-17的尾迹涡旋冲浪，让后面的C-17的风阻大减，至少可以节省到10%以上的燃油。这种比较安全的运用方式，也值得考虑，当然就仍然只限运货。