Во второй раз за многие годы исследователи НАСА, начиная с начала мая, поднимутся в небо на DC-8 и других самолетах, чтобы провести серию летных испытаний, предназначенных для изучения воздействия на выбросы и образование инверсионных следов горящих альтернативных видов топлива в окружающей среде. реактивные двигатели.
И, как и в случае с продолжением хорошего фильма, в летных испытаниях «Альтернативные эффекты топлива на инверсионных следах» и «Крейсерских выбросах» этого года, сокращенно называемых «ACCESS II», будет представлен ряд новых поворотов сюжета, которые сделают исследование интересным и продвинется вперед.
Среди них — новые научные инструменты, новые профили полетов, которым предстоит следовать, и определенно новый международный колорит в усилиях благодаря непосредственному участию исследовательских самолетов и ученых из Германии и Канады.
"У нас будет немало людей, говорящих по-немецки. У нас будут присутствовать некоторые канадцы, а пилот канадского самолета — австралиец, так что это должна быть настоящая международная толпа », — сказал Брайан Битон, менеджер по интеграции ACCESS II НАСА.
ACCESS II включает в себя полет на рабочей лошадке НАСА DC-8 на высоту 40000 футов, в то время как его четыре двигателя CFM56 работают либо на реактивном топливе JP-8, либо на смеси JP-8 и возобновляемом альтернативном топливе из сложных эфиров гидрообработки и жирных кислот, получаемых из растительное масло камелины.
Между тем, три научно-исследовательских самолета с измерительными приборами будут по очереди летать за DC-8 на расстояниях от 300 футов до более 10 миль, чтобы проводить измерения выбросов и изучать образование инверсионных следов при использовании различных видов топлива.
Самолет будет включать в себя реактивный самолет НАСА HU-25C Guardian, базирующийся в Исследовательском центре НАСА в Лэнгли в Вирджинии, реактивный самолет Falcon 20-E5, принадлежащий Немецкому аэрокосмическому центру, и реактивный самолет CT-133, предоставленный Национальным исследовательским советом Канады.
«Мы рады сотрудничать с нашими международными партнерами в этом очень важном исследовании, которое может принести пользу окружающей среде во всем мире и обеспечить рост прогнозов мировых авиаперелетов на десятилетия вперед», — сказал Рубен Дель Росарио, менеджер проекта NASA Fixed Wing Project.
История до сих пор
По словам Брюса Андерсона, главного исследователя НАСА по программе ACCESS, измерения сожженного смешанного топлива, проведенные во время ACCESS I в 2013 году, показали, что выбросы сажи сократились на 40–60 процентов по сравнению с самим топливом JP-8.
«Мы заметили большие изменения в выбросах сажи от двигателя DC-8, но не смогли установить четкую связь между типом сжигаемого топлива и образованием инверсионных следов. Так что для ACCESS II мы действительно хотим углубиться в это, — сказал Андерсон.
Понимание образования инверсионных следов важно, потому что они считаются важной переменной в дискуссиях об изменении климата.
Хотя известно, что инверсионные следы представляют собой частицы льда, которые образуются, когда водяной пар от выхлопных газов струи конденсируется и замерзает на каком-либо источнике ядер, существует ряд различных моделей, позволяющих предположить, что может быть источником ядер, сказал Андерсон.
Источником может быть сажа из выхлопных газов реактивного двигателя, поэтому использование альтернативных видов топлива может уменьшить образование инверсионных следов. Источником может быть сера, которая присутствует в авиационном топливе, поэтому топливо с низким или несерным содержанием серы может иметь значение. И все же другие модели предполагают, что просто наличия нормальных фоновых аэрозолей в атмосфере достаточно, чтобы вызвать инверсионные следы.
"Это может быть что-то или все эти вещи. Некоторые люди говорят, что в выхлопных газах самолета содержится столько водяного пара, что любые частицы вообще могут вызвать образование льда », — сказал Андерсон.
Чтобы помочь проверить хотя бы одну из этих возможностей, для ACCESS II DC-8 будет летать с реактивным топливом JP-8 как с низким, так и с высоким содержанием серы.
Новый поворот
Еще одно существенное дополнение к ACCESS II этого года по сравнению с оригиналом 2013 года — это план по запуску исследовательского самолета в турбулентный, извилистый воздух, струящийся на многие мили позади законцовок крыльев DC-8.
«Раньше правилом миссии было избегать полета в вихри следа от законцовки крыла из-за потенциальных структурных опасностей для исследовательского самолета погони, которые сопровождают это», — сказал Битон.
Чтобы безопасно ослабить это правило, НАСА провело подробные исследования следовых вихрей DC-8 на различных высотах и в различных условиях полета, а Guardian следовал по следу.
Был проведен обширный анализ и компьютерное моделирование, чтобы дать пилотам рекомендации по выбору дистанций следа, на которых можно безопасно пролететь через вихри, которые возникают на каждом самолете, для сбора данных о составе выхлопных газов и характеристиках инверсионного следа.
Анализ показывает, что на расстоянии 14 миль HU-25C Guardian может пересекать вихри в спутном следе DC-8 и ожидать полета, похожего на американские горки, но без опасности повреждения планера.
"Наша цель — не заниматься высшим пилотажем", — сказал Битон.
Вместо этого цель состоит в том, чтобы собрать данные и отобрать количество частиц и количество углекислого газа, захваченного вихрями, и сравнить это с количеством сожженного топлива.
Приборы на борту German Falcon 20 будут уделять особое внимание химическому составу, в то время как исследовательский акцент канадского CT-133 будет сделан на аэродинамике и физике самих вихрей следа от кончиков крыла — данные, которые будут дополнять измерения, которые НАСА будет записывать Guardian. Андерсон сказал.
Конец титров
Как и в оригинальном ACCESS, совершенном в течение 2013 года, полеты ACCESS II будут проводиться из авиационного центра НАСА Армстронг в Палмдейле, Калифорния., и в основном происходят в ограниченном воздушном пространстве возле базы ВВС Эдвардс, Калифорния.
Кроме того, если позволят погодные условия, реактивный самолет НАСА Guardian воспользуется преимуществами «возможных целей» и — в координации с авиадиспетчерами и пилотами авиалайнеров — проведет измерения, следя за авиалайнерами, летящими в регионе Южной Калифорнии с безопасного расстояния в пять миль или более.
ACCESS следует за двумя экспериментальными исследованиями альтернативного авиационного топлива, проведенными в 2009 и 2011 годах, в ходе которых наземные инструменты измеряли выбросы выхлопных газов DC-8, когда самолет сжигал альтернативное топливо, оставаясь припаркованным на рампе на предприятии в Палмдейле.
ACCESS II — это совместный проект НАСА с участием исследователей из Армстронга, Лэнгли, и Исследовательского центра Гленна в Кливленде.
Исследование поддерживает стратегическое видение аэронавтики НАСА, целью которого является обеспечение перехода промышленности на низкоуглеродные виды топлива и альтернативные двигательные установки.
Как часть международной группы, участвующей в этом исследовании, НАСА поделится своими выводами с 24 странами-членами, которые составляют Международный форум авиационных исследований, который в настоящее время возглавляет НАСА.