綠色航空技術(shù)與產(chǎn)品標準化研究

賈愛娟

（中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

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綠色航空技術(shù)與產(chǎn)品標準化研究

賈愛娟

（中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

[摘要]在研究綠色航空技術(shù)與產(chǎn)品發(fā)展趨勢的基礎上，對其主要國際組織和歐美國家的標準化狀況進行了分析，結(jié)合我國發(fā)展的現(xiàn)狀和特點，提出了推進綠色航空技術(shù)與產(chǎn)品標準化發(fā)展的措施與建議。

[關鍵詞]航空技術(shù)與產(chǎn)品；綠色發(fā)展；標準化

[收修訂稿日期] 2016-05-06

綠色發(fā)展是化解全球能源緊張和環(huán)境惡化的重要手段，也是我國“十三五”乃至更長時期國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基本理念。根據(jù)政府間氣候變化專門委員會（IPCC）測算，在全部人為產(chǎn)生的二氧化碳排放中，航空業(yè)已達3%，并有進一步擴大的趨勢，綠色航空技術(shù)與產(chǎn)品的發(fā)展已引發(fā)整個航空產(chǎn)業(yè)鏈變革。

標準化作為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與發(fā)展的重要技術(shù)支撐，對推動企業(yè)技術(shù)進步，實現(xiàn)節(jié)能減排目標具有重要促進作用。隨著新能源、新材料、航空碳稅、污染物排放準則等一系列技術(shù)和措施正逐步進入實踐，綠色航空標準化工作迫在眉睫。

本文在研究綠色航空技術(shù)與產(chǎn)品發(fā)展趨勢的基礎上，對其國外標準化發(fā)展進行了深入分析，對照我國的現(xiàn)狀與問題，提出了推進我國綠色航空標準化工作的對策建議。

1 綠色航空技術(shù)與產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，歐美等發(fā)達國家要求改善飛機環(huán)保性能、營造綠色航空的呼聲越來越高，關注領域從飛機概念設計、原材料選擇、氣動結(jié)構(gòu)布局，到發(fā)動機選型、燃料選擇，乃至供應鏈中各個部件。概括起來，綠色航空技術(shù)與產(chǎn)品主要通過開發(fā)新型清潔能源、高效清潔發(fā)動機、輕質(zhì)替代材料等方面。

1.1 新型清潔能源

新型清潔能源包括太陽能電池、生物能源、氫燃料、燃料電池系統(tǒng)等，均取得了長足進步，美國

Fulcrum BioEnergy生產(chǎn)的生物燃料已經(jīng)被美國國防部等眾多第三方審核并認可，滿足所有的航空工業(yè)和軍事技術(shù)要求和規(guī)范，生物柴油甚至已在某些航線上進行了應用試驗。

1.2 高效清潔發(fā)動機

高效清潔發(fā)動機是國際社會關于綠色航空研發(fā)的核心和重點，新一代齒輪傳動式渦扇發(fā)動機、大涵道比渦扇發(fā)動機在節(jié)能和降噪方面優(yōu)勢顯著。新概念動力包括等離子推進、場推進、反重力推進等是概念探索和基礎理論研究的熱點。美國NASA UEET計劃、歐洲EEFAE計劃、CFM國際公司的TECH56和LEAP56計劃以及惠普公司均投入巨資，力求使其達到耗油率下降8%～20%，噪聲下降6～20 dB，NOX污染物排放減少40%～80%，運行成本降低15%～30%。

1.3 輕質(zhì)替代材料

航空業(yè)輕質(zhì)替代材料研發(fā)和應用的重點包括鋁合金、鎂合金和復合材料。當前，航空主力機型所用材料呈現(xiàn)以鋁合金為主、復合材料為輔的特征，其中復合材料應用比重在逐步增加。在波音787上，復合材料使用出現(xiàn)質(zhì)的飛躍，不僅數(shù)量激增，而且開始用于飛機的主要受力件。而空客A380更是將復合材料應用達到25%。

我國綠色航空技術(shù)與產(chǎn)品總體上處于跟蹤發(fā)展的階段，但部分產(chǎn)品也已達到與國外航企并駕齊驅(qū)的水平。比如，中國商飛在產(chǎn)品研制中采用了諸多先進節(jié)能減排的綠色技術(shù)，其在研型號的耗油率已達國際先進水平，與GE90、Trent500相當，而未來型號將與GEnx相當。

2 國外航空技術(shù)與產(chǎn)品綠色標準發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

為推進航空技術(shù)與產(chǎn)品的綠色發(fā)展，國際社會組織、美國、歐洲等發(fā)達國家和地區(qū)以及主要航空企業(yè)，主要圍繞航空器產(chǎn)品的噪聲水平、顆粒物排放、污染物NOx排放、二氧化碳排放、發(fā)動機能源效率、節(jié)能和能源管理等方面，制定出臺了一系列標準。

2.1 國際民航組織（ICAO）

國際民航組織（ICAO）航空環(huán)境保護委員會（Committee on Aviation Environmental Protection，簡稱CAEP）針對航空排放，通過不斷制定新的標準來提高要求。比如，每兩年ICAO都會以降低氮氧化物（NOX）等污染物排放15%～20%的幅度推出新的標準。目前廣泛適用的CAEP6標準，比90年代末的CAEP2降低了30%左右；ICAO預測，2020年以后，排放標準將比現(xiàn)行的CAEP6還要降低60%。ICAO在2006年頒布的噪聲規(guī)章第4階段標準，比第3階段嚴苛了10 dB；近期馬上要頒布新的標準，初步確定比第4階段嚴苛7 dB。同時，最新的CAEP10也在制定關于PM2.5的新標準。

擬于2016年10月舉行的國際民航組織大會（ICAO General Assembly）上，將正式討論批準民用飛機二氧化碳排放標準（CO2emission standard for commercial airplanes）。這一標準的目的是通過鼓勵飛機設計和開發(fā)過程中多采用節(jié)油新技術(shù)，確保老舊飛機盡快被更新、更高效的飛機取代，從而降低整個航空業(yè)的二氧化碳排放量。所采取的措施包括提高飛行運行水平、采用可再生航空燃料、減少噪聲和其他排放物以及建立基于全球航空市場的航空業(yè)統(tǒng)一標準等。

2.2 國際標準化組織（ISO）

國際標準化組織（ISO）對飛機流體系統(tǒng)污染、飛機噪聲污染比較重視，制定了ISO 5884-1987《航空航天流體系統(tǒng)和組件 液壓油液固體顆粒污染的系統(tǒng)取樣和測量方法》、ISO 20906 AMD 1-2013《聲學. 鄰近機場處無人監(jiān)控飛行器噪音. 修改件1》等標準。

2.3 國際電工委員會（IEC）

國際電工委員會（IEC）對飛機儲能裝置、噪聲測量儀器等方面制定了標準，如IEC 60952-1-2013《飛機用蓄電池組 第1部分：一般試驗要求和性能水平》、IEC 61265 CORR 1-1995《電聲學 航空噪聲測量儀器 在運輸機噪聲鑒定中測量三分之一倍頻帶聲壓級裝置的性能要求》、IEC 61265-1995《電聲學 航空噪聲測量儀器 在運輸機噪聲鑒定中測量三分之一帶寬倍頻聲壓級裝置的性能要求》。

2.4 美國

美國對綠色航空比較重視，其機動車工程師學會、國家標準學會、航空航天局、陸軍、海軍等的標準化機構(gòu)均制定了相關標準。其中，美國機動車工程師學會在綠色航空方面的標準最多。其圍繞飛機的噪聲控制與檢測、市內(nèi)空氣質(zhì)量、污染物排放、環(huán)境管理和節(jié)能等方面分別制定了相關標準，如SAE AIR 1407A-2012《近場和遠場螺旋槳噪聲預測規(guī)程》、SAE AIR 1751A-2012《起飛和降落器件飛機噪音橫向衰減的預測方法》、SAE AIR 1813B-2013《燃氣渦輪發(fā)動機試驗間噪聲抑制用柯恩達效應/折射概念》等25項有關噪聲預測、檢測和控制標準；SAE AIR 5715-2009《飛機排放物的計算規(guī)程》、SAE AIR 5892B-2012《排放的不揮發(fā)性顆粒的測量技術(shù)》、SAE AIR 6037-2010《非揮發(fā)性航空器尾氣顆粒物測量方法的開發(fā)》、SAE AIR 6241-2013《來自飛機渦輪機的不易揮發(fā)粒子排放測量和連續(xù)取樣操作規(guī)程》、SAE ARP 6229-2012《含氟聚合物絕緣材料中氟氣排放》等10項有關飛機、部件及材料的污染物排放標準；以及SAE ARP 4205-2005《航空航天液力. 液壓液原理. 循環(huán)流動的動力功效評價辦法》等產(chǎn)品節(jié)能標準。

美國國家標準學會為規(guī)范飛行器內(nèi)部環(huán)境，制訂了ANSI/ASHRAE 161P-2007《商用飛行器內(nèi)部空氣質(zhì)量》標準。美國NASA對節(jié)能型飛機比較重視，制定了NASA-CR-165768-1981《節(jié)能單發(fā)動機渦輪螺槳發(fā)動機驅(qū)動的商務機設計和分析》、NASA-TP-2478-1985《副翼偏轉(zhuǎn)對亞音速節(jié)能運輸機半翼展模型空氣動力特性的影響》。美國陸軍還制定了ARMY A-A-52487-1994《噪聲和熱障板的絕緣材料》、ARMY AR FORSCOM 420-46《水和污物》等節(jié)能環(huán)保標準；美國海軍制定了NAVY MILPRF-29607（1）-1997《航空電子組件用非臭氧層消耗型清洗劑》等。

2.5 歐洲國家

英、法、德等歐洲國家比較重視飛機起降過程的噪聲污染，如英國國家標準學會的BS 3G 100-2.3.14-1973《飛機設備一般要求規(guī)范. 第2部分：各種設備. 第3節(jié)：環(huán)境條件. 第14小節(jié)：聲震》、BS EN 1915-4-2004+A1-2009《地勤支援設備. 一般要求. 第4部分：噪聲測量方法和減振》、BS ISO 20906-2009+A1-2013《聲學. 機場附近飛機噪聲的無人監(jiān)測》等標準。法國標準化協(xié)會的NF E54-001-3/IN1-2010《飛行器地面支持設備. 一般要求. 第3部分：振動測量方法和減振》、NF E54-001-4/IN1-2010《飛行器地面支持設備. 一般要求. 第4部分：噪聲測量方法和減噪》、NF L41-136-1995《飛機燃料系統(tǒng)的污染物. 過濾器和過濾元件. 燃料系統(tǒng)中的特定污物滯留容量的額定值》、NF S31-121-2013《空間加熱和制冷用帶電力驅(qū)動壓縮機的空調(diào)，液體制冷包，熱泵和除濕器. 空氣噪聲的測量. 聲功率級的測定》、NF X50-807 2012《運輸服務的能源消耗和溫室氣體（GHG）排放的技術(shù)和申報方法（貨運和客運）》等。

3 我國綠色航空技術(shù)與產(chǎn)品標準化進程

鑒于我國采取的跟隨型發(fā)展戰(zhàn)略的特點，在民用航空運營和管理方面，圍繞航空技術(shù)與產(chǎn)品的綠色發(fā)展提出要求，并制定了相關標準。如針對航空運輸及場站設施設備，民航總局制定發(fā)布了GB/ T 32151.6-2015《溫室氣體排放核算與報告要求 第6部分：民用航空企業(yè)》、MH/T 3011.9-2006《民用航空器維修地面安全 第9部分：民用航空器地面溢油的預防和處理》、MH/T 5105-2007《民用機場周圍飛機噪聲計算和預測》、MH/T 5112-2016《民用機場航站樓能效評價指南》等國家標準和行業(yè)標準。圍繞飛機噪聲制定了MH/T 9001-2008《亞音速噴氣飛機噪聲合格審定. 飛行試驗等效程序》等行業(yè)標準。

為適應綠色航空產(chǎn)品的市場需要和產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的需要，在制造領域，圍繞節(jié)能監(jiān)測、節(jié)材和污染預防等方面，制訂發(fā)布了系列標準。如HB/ Z 227.7-1992《機載設備制造工藝工作導則 材料消耗工藝定額編制》、HB/Z 132.5-1989《航空發(fā)動機制造工藝工作導則 產(chǎn)品工藝分工、工藝布置、材料定額編制管理條例》、HB 7604-98《航空發(fā)動機高空模擬試車臺的節(jié)能監(jiān)測》、HB 20274-2015《航空燃氣渦輪發(fā)動機點火系統(tǒng)電嘴火花能量試驗方法》、HB 7810-2006《航空燃氣渦輪發(fā)動機潤滑系統(tǒng)滑油消耗量測量方法》、HB 20193-2014《航空行業(yè)清潔生產(chǎn)審核要求》、HB 6117-1987《航空燃氣渦輪發(fā)動機氣態(tài)污染物的連續(xù)取樣及測量程序規(guī)范》、HB 7685-2001《飛機燃油系統(tǒng)污染控制要求》、HB 8489-2014《民用飛機污水排出系統(tǒng)通用要求》等航空行業(yè)標準。

4 對我國綠色航空技術(shù)與產(chǎn)品標準化工作的建議

綜上，與國外綠色航空技術(shù)與產(chǎn)品的標準化程度相比，我國的標準化很大程度上表現(xiàn)為被動適應的特點，存在數(shù)量較少、覆蓋面較窄、系統(tǒng)性較弱、標齡較長等問題，與航空產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展對標準化的需求相去甚遠。

為貫徹黨的十八屆五中全會提出的創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，落實《中國制造2025》綠色制造重大工程，提升航空產(chǎn)業(yè)國際競爭力，建議加強與波音、空客、GE、惠普等技術(shù)領先企業(yè)及SAE等標準化組織合作，加快推進綠色航空技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)與應用，研究構(gòu)建與綠色航空技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展相適應的綠色航空標準體系，加快綠色航空通用、共性技術(shù)和產(chǎn)品標準研制，建立完善綠色航空技術(shù)與產(chǎn)品的標準體系，加強企業(yè)清潔生產(chǎn)審核、能源審計、綠色航空技術(shù)和標準化人才培養(yǎng)，夯實綠色航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎能力。

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（編輯：雨晴）

[中圖分類號]T-65

[文獻標識碼]C

[文章編號]1003-6660（2016）03-0023-04

[DOI編碼]10.13237/j.cnki.asq.2016.03.007