航空业约占全球温室气体排放量的2%。
随着高速商业航空出行势头渐增，高速飞机如何实现可持续发展？
低排放技术与燃料，尤其是可持续航空燃料（SAF），将至关重要。
商业高速航空出行正在加速发展。美国政府已将航空出行速度纳入其战略重点，美国国家航空航天局（NASA）与欧盟正投资于高速飞行器设计研究。Boom Supersonic公司的商用飞机Overture等产品，正朝着将现有航空运输速度提高一倍的目标迈进。
航空出行的益处显而易见——它连接世界，将人们联系在一起，并最终助力全球经济繁荣。高速航空出行有望使世界更加便捷，开启新的旅行目的地与可能性。
然而，高速飞行（此处定义为超音速飞行）重新引发的关注，恰逢航空业致力于减轻其气候影响之际。航空业约占全球温室气体排放量的2%，并且已将减少环境影响列为优先事项。在此背景下，速度与可持续性能否并存？
可持续性与高速出行并非互不相容的概念，正如产品Boom的Overture——专为速度、安全与可持续性而优化——以及其他所示。此外，航空航天技术的进步，使现代高速飞机在迈向可持续飞行方面占据先机。低排放技术与燃料对于延续这一势头至关重要。一旦投入应用，它们将确保更快的出行既安全、可持续，又对社会有净益处。
可持续航空燃料：推动高速飞行脱碳的关键
可持续航空燃料（SAF）被认为是航空业脱碳的一种即时可行且可规模化的解决方案。与化石燃料来源不同，SAF所用的碳原子来自已属于碳循环一部分的有机物与废弃物，与化石航空煤油相比，可将二氧化碳排放量降低高达100%。尽管目前的国际标准将SAF与化石航空煤油的掺混比例上限定为50%，但针对100%SAF的新标准正在制定之中。
高速飞机制造商必须将其飞行器设计为可适应100%SAF——尤其是非直接替代型SAF（这类燃料性能更为优越，能带来更大的性能与排放效益，但可能需要对现有设备进行改装以使其兼容）。
高速飞行的能源需求是可比亚音速出行的两至三倍，这凸显了按照可适应SAF进行设计的重要性。通过针对100%SAF优化飞机设计，Overture等现代超音速客机以及Symphony发动机将能够在投入使用时实现净零碳排放运营，无需进行大规模且耗时的改装。为履行这些承诺，Boom公司已采购每年1000万加仑的SAF，用于飞行测试与交付运营；其他行业参与者也已纷纷效仿。
在整个行业中，对SAF的需求持续强劲。目前，已有100多家航空公司、制造商及机场表示有意采购SAF，燃料用户与生产商之间的多年期协议总量超过11.2亿加仑——其中超过57亿加仑是在仅2022年内签订的。
SAF产能需要迅速扩大，以满足这一强劲且持续增长的需求，这需要行业与各国政府立即共同努力。参照风能和太阳能等可再生能源产业成功实现指数级增长的经验，扩大SAF产业规模的四项核心措施至关重要：早期采用、持续的研发资金投入、强有力的政府激励机制以及一致的SAF政策。通过这些措施，SAF将有望实现碳减排，不仅惠及高速出行，也将惠及整个全球航空业。
通过技术创新提升效率
飞机技术的持续创新与改进，在提升更快速飞行的长期可持续性方面发挥着关键作用。令人欣慰的是，对航空业发展历程的回顾表明，业界对持续技术进步有着根深蒂固的追求。
20世纪60年代，喷气发动机的问世使商业航空运输速度相较活塞发动机客机提高了一倍。然而，早期喷气式飞机的能耗（以每座公里计算）约为当时技术已臻成熟的活塞发动机客机的三倍。在随后的30年间，飞机与发动机技术的研发和改进，提高了喷气式飞机的能源效率，使其达到甚至超越了活塞式客机的水平。
随着现代高速飞行器进入航空公司机队，它们已具备有利条件，可借助亚音速飞机及发动机技术的进步实现更高效率（例如采用更轻的复合材料和更高精度的建模）。结合创新带来的高速飞机预期效率提升，这将使更快速飞行的益处得以以可持续的方式实现。
需要进一步开展研发，以理解并应对非二氧化碳的气候影响
航空发动机排放的非二氧化碳物质同样会影响气候，但其影响程度因高度而异。根据近期研究，尾迹云可能是航空所致气候变化的最大成因，不过在超音速飞机典型的巡航高度上，尾迹云的形成大幅减少。相反，平流层中的氮氧化物和水蒸气排放，其气候影响可能比低空排放更大。
平流层排放影响的确切程度仍有争议。需要开展进一步的气候科学研究，以更好地理解高速飞行的整体影响。这将有助于评估潜在的缓解策略，例如通过优化飞机航线以避开尾迹云，以及气候最优巡航高度。
值得注意的发动机减排技术包括稀薄燃烧、怠速循环调节和等离子燃烧，旨在降低氮氧化物及其他对气候和当地空气质量产生影响的污染物。除提升燃料性能外，新一代SAF在减少导致尾迹云形成的烟尘排放方面也显示出巨大潜力。
速度与可持续性能够并存
高速飞行的重新引入，为将可持续性从一开始就作为现代飞机设计的支柱加以整合，带来了全新机遇。新进入者具备有利条件，因为它们可以从一开始就针对可持续性优化飞机。我们对可持续性的共同关注，必须辅以公共与私营部门的协作，以扩大SAF规模并开展研究，理解和减轻非二氧化碳效应。这将确保速度绝不以牺牲可持续性为代价，使更快速的出行既安全、可持续，又对社会有益。
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