美英军用领域的绿色航空布局

欧美等各国政府设定了严格的碳减排和净零排放目标，军队作为碳排放大户，也面临同样的减排压力。军队使用以燃油为动力的地面车辆、飞机和船只，这些车队、机队的部署、演习和后勤保障，每年都将排放数百万吨的废气。

在英国，国防部被认为是碳排放量最大的政府部门之一，而英国皇家空军（RAF）的碳排放量占国防部排放量的42%。同样，美国空军也是美国国防部最大的能源消耗者，而航空燃料占空军能源消耗的比重高达81%。空军每年需消耗约76亿升航空燃料，花费50～70亿美元，是其最大的支出之一。美英空军为减少排放，提升能源使用效率，纷纷制定减排目标及多项环保措施。

在美国国防部发布新的高层战略和支出计划之际，美国空军也将在未来几个月推出一项气候行动计划，计划将包括短期的排放目标，以及多项更加环保的措施。这些措施包括改进空气动力技术、电力替代方案和升级部分飞机的发动机。

根据气候行动计划，美国空军正在研究如何在温室气体的二级和三级影响之外，用等量的燃油执行更多的任务。作为美国军方最大的燃料消耗者，美国空军每年在燃料上的花费超过50亿美元，随着燃油价格的上涨和通货膨胀的居高不下，这一成本在2022年将会上升，其中仅C-17机队的燃料成本就约10亿美元。

美国空军作战能源部副部长表示，美国空军所消耗液体燃料将占到美国国防部的55%。因此，空军的这些举措对美国防部产生重大影响。而对于空军来说，绿色倡议不仅仅意味着减少碳排放和增加更多的电动设备，还要考虑燃料后勤保障。

军事演习已经表明，在太平洋作战中，燃料保障效率至关重要。例如一场在2018年以该地区为重点的战争演习中，由于缺乏燃料，大量任务被取消。

由于2021年国防政策法案的立法修改，军事部门可以保留其已批准的运营和维护费用，相当于增加了一笔运维资金。现在，这些部门可以提升能源使用效率，节约资金，并将未使用的资金转移到下一个项目，大大提升了部队节能的积极性。

例如，美国空军推出的数字化加油机规划工具“拼图”（Jigsaw）用来规划空中加油任务，缩短了加油时间，提高了加油机资产利用率，并使每天所需的加油机出动架次数减少。更重要的是，通过提高每次出动的效能，美国空军可以在满足任务需求的同时节省1700万美元，而这笔资金可以用于其他工作。

V-22“鱼鹰”机队采用新型泡沫清洗。美国空军特种作战司令部在使用带颗粒泡沫清洁“鱼鹰”的发动机，而不是用水简单的清洗。到目前为止，已经有300台发动机采用了这种清洁方法，效率提高了7%，发动机的寿命也提高了一倍。而应用类似维护方法，C-130发动机的燃油消耗减少了0.75%。此外，为C-5运输机，KC-135加油机，E-3预警机和B-52轰炸机的洗涤水中添加洗涤剂，使发动机温度降低了0.65%，油耗降低了0.65%，总体成本减少了约200万美元。

卓越任务执行计划提高任务效率。美国空军在2022年2月启动的“卓越任务执行计划”，旨在提高飞行员的节能意识，并激励更多节能举措。该计划的试点阶段主要聚焦在南卡罗来纳州查尔斯顿联合基地和加利福利亚特拉维斯空军基地的C-17飞机，空军投资300万美元鼓励整个机队使用6种具备节能及提高战备水平的关键技术，包括：精确的燃料计划、减少飞机滑行时间、减少辅助动力装置（APU）的使用、下降剖面技术和最佳巡航高度。初步估算显示，执行“卓越任务执行计划”，可以将每加仑燃料的任务效率提高3%，这将提高美国空军整体能力和战备状态，同时每年能够节约多达8000万美元的燃料成本。一旦试点阶段完成并证明可行性，该计划将被推广到其他基地和机种。

美国空军研究降低C-17燃料成本的方法。

多架飞机减阻措施研究。例如，对KC -135安装垂直雨刷叶片的测试显示，在巡航过程中，阻力降低了1%，可能节省约700万美元的燃油成本。

美国空军减少KC-135燃料消耗。

虽然整个航空业都在大力投资开发可持续航空燃料(SAF)，但这并不是美空军研究的重点。经过初步研究后，空军认为其大部分设备不能完全采用SAF运行。他们正在跟踪了解航空公司的实践，并且进一步研究SAF在少量使用时的情况，比如用作小型无人机的燃料。

气候行动计划还将考虑重大气候灾害之后建立基地。例如2018年的5级飓风“迈克尔”将佛罗里达州廷德尔空军基地夷为平地。2019年初，洪水严重破坏内布拉斯加州奥法特空军基地。因此，今后美国空军在考虑将飞机部署在某一地点之前，考察不利事件导致基地运营中断的频率。

美国海军的设施直接面临气候威胁，其中许多设施位于洪水或飓风易发地区。美国海军副部长候选人在2022年3月的参议院听证会上表示，所有迹象都表明这种状况将持续下去。例如造船厂遭遇了大面积的洪水，导致造船工作放缓。美国海军设备工程系统司令部正与美国国家海洋和大气管理局合作开发了一些设备，以帮助海军设施计划应对环境变化。

2022年2月，美国陆军发布了一项应对气候威胁的战略，旨在减少气候变暖对全球各地的美军基地产生不利影响，以及通过更多针对性训练让美军对各种极端天气有更强的应对能力。

总的来说，美国陆军希望减少碳污染，其在2020年排放了410万吨二氧化碳，作为战略的一部分，陆军计划到2027年拥有全电动非战术车队，到2030年在基地使用零碳电力车队，到2035年拥有一支混合动力战术车队，以及在其所有设施上安装微电网。此外，陆军将在培训中增加气候方面的知识，描述气候变化对基地的影响，随着北极战略重要性增强，寒冷天气演习的频率也将增加。

在英国，国防部被认为是碳排放量最大的政府部门之一，英国皇家空军在其中占了四成。为应对绿色挑战，英国皇家空军启动了一系列项目，并在实验技术上取得突破性进展，其成果受到国际社会的密切关注。

在2021年11月弗里曼航空航天研究所的一次活动上，英国皇家空军参谋长迈克·威斯顿表示，为应对气候变化，飞机的动力形式、基地的能源构成以及供应链和供应商的碳排放和可持续生产，都是必须解决的问题。

威斯顿表示，英国皇家空军希望在2040年实现净零排放，比英国政府的承诺提前10年。减排的初步目标包括到2025年使至少两个空军基地实现净零排放，引进并扩大SAF的使用，使更多的教练机采用合成燃料，并采购一批电动飞机用于基本的飞行训练任务。

英国皇家空军向绿色航空过渡的目标之一，是找到一种比柴油更清洁的替代品，制造红箭特技飞行表演队使用的红、白、蓝烟雾。

截至目前，英国皇家空军已资助了两个合成燃料项目，并取得了一定的成果。其中一个项目是“马丁计划”。该项目从水中提取氢，从大气二氧化碳中提取碳，来生产合成汽油。据官方消息，2021年11月初，一架采用这种合成燃料的“伊卡洛斯”C42（Ikarus）小型飞机试飞成功，发动机运行温度比使用化石燃料更低，表明此合成燃料可以增加发动机的寿命，并显著减少碳排放，每次飞行可减少80%～90%的碳排放。

另一个项目是维米尔项目(Project Vermeer)，在“马丁计划”的基础上开展研究，目标是开发一种使用无碳排放的合成航空燃料。该项目由英国皇家空军与英国C3生物技术有限公司和美国海军研究办公室合作，于2022年3月16日采用合成燃料驱动的无人机进行试飞。该合成燃料通过将含糖量高的原材料（例如食物垃圾）与细菌混合制成油状物质，然后进行化学处理和加热，最终制成SAF，整个制备过程不需要建设大规模基础设施。首飞数据表明，合成燃料指标符合航空燃料标准。英国皇家空军将继续推进维米尔项目下一阶段的工作，涉及精炼生产工艺和建设燃料生产设施。

使用合成燃料，特别是可以在部署地使用合成燃料，可以大大减少后勤负担。英国皇家空军认为自身需要确保处于技术前沿，以保护英国的恢复能力和作战能力，同时尽量减少对环境的破坏，燃料短缺和成本会增加对飞机运营的影响，而合成燃料可能是解决这一问题的潜在方法之一。

合成燃料的生产方法是环保和可持续的，将有助于维持供应安全，同时燃烧更清洁，从而降低维护成本，延长设备寿命，降低噪声、红外和视觉特征(如尾迹)。

英国皇家空军也在对现有的SAF进行试验，将其用于A330“旅行者”多用途加油机运输机队。英国皇家空军的多架飞机已经使用50%的SAF混合燃料飞行，正推动与工业界合作，计划在未来几年使用100%的SAF。

英国国防部正在积极地从16家供应商那里购买SAF燃料。

除了开发 SAF，英国皇家空军和其他英国军队也在考虑基地的环保。这包括增加太阳能电池板，以减少对当地电网的依赖，引入地源热泵技术，以及种植苔藓替代草，因为苔藓储碳能力远超其他植物。

英国皇家空军也在研究电动飞机用于基础飞行训练的可行性。英国皇家空军的“泰伦”（Telum）计划旨在寻找 Grob G115 活塞教练机的替代品，该计划已考虑使用电动固定翼飞机。电动飞机可能在10年内投入使用，将用于空军学员、大学学员和飞行训练的第一阶段。

欧洲空军对蝙蝠公司的Velis Electro等电动教练机表示了兴趣，这是目前唯一获得欧盟航空安全局认证的电动飞机。

欧洲国防工业也在为军队提供更环保的产品。BAE系统公司宣布了在电动飞机系统方面的一系列合作，包括与巴航工业下的Eve合作，开发用于城市空中交通的电动垂直起降飞行器的潜在军用改型，以及与蝙蝠公司合作开发Velis Electro，这是目前唯一获得欧盟航空安全局认证的电动飞机。BAE还与英国马洛伊航空公司就用于后勤保障的重型直升机进行了合作。

与传统平台相比，电动飞机的运营成本明显更低，也更环保。其他军种正在研究混合动力和电动飞机的应用，而英国新型26型护卫舰将配备催化反应器，将尿素溶液喷射到废气中，以触发化学反应，减少氮氧化物的排放。

其他欧洲空军也在向电动飞机迈进。丹麦皇家空军在2021年6月宣布，将租赁两架蝙蝠的Velis Electro电动双座教练机用于研究。

英国致力于减排并发展绿色能源，也是风电发展较快的国家之一。英国大量的海上风电场会影响地面监视雷达的监视图像。因此，英国皇家空军正与海上风电场合作，研究如何减轻风力发电叶片对雷达造成的干扰。

由于考虑到对雷达的影响，英国皇家空军之前曾否决一些新的风力发电场建设方案。但为实现应对气候变化的目标，英国政府已启动部分项目，甚至更大的涡轮发电机正在开发中。为了协同工作，英国成立了一个由英国皇家空军、商业、能源和工业战略部、海上风力工业委员会和英国皇家财产局的专家组成的工作小组，即防空和海上风力/风电场减缓任务小组。该工作组的目标是在2025年之前制定一项计划，解决相关问题，使未来的风电场项目能够毫不拖延地进行。

工业界的建议包括使用多基地雷达、编码超材料和雷达后处理来减轻风力发电涡轮叶片的影响，甚至在涡轮叶片上使用雷达吸波材料。研究还着眼于人工智能和深度学习，以从雷达图像中去除叶片造成的伪影。

英国空军表示，实现净零排放的过程不会损害英国空军战斗力。这个过程会有一定风险和障碍，但如果现在就加以考虑，未来就能更好地按照自己的节奏前进。