為了節省能源和解決汙染問題，航空業正在從鳥類身上學習一些令人驚訝的空氣動力學線索。飛機制造巨頭空中客車公司正在開發一種名為“fello’fly”的系統，其中兩架商用飛機模仿遷徙的鳥類，以前後緊隨的方式串聯飛行。該公司表示，這種安排可以使後續飛機每次飛行減少高達 10% 的燃料需求。
Fello’fly 的靈感來自於一些鳥類，特別是鵝，經常編隊飛行以節省能量的方式。像鳥類一樣，移動的飛機在機翼產生漩渦時，會在身後留下擾動空氣的尾跡。這些漩渦以圓形運動移動並向外擴充套件直到消散，在尾跡周圍產生上升氣流。如果第二架飛機以特定的距離跟隨領頭飛機，並稍微偏離尾跡中心，這種上升氣流將提供額外的升力。
這種助力使後續飛機能夠減少發動機推力、燃料消耗和排放。但是，為了獲得這些好處，航空公司必須小心地定位自己：如果後續飛機離領頭飛機的路徑中心太近，漩渦實際上會將其向下推而不是向上推。飛機還必須大大縮短它們通常保持的距離。“Fello’fly 運營將把縱向‘尾對尾’間隔從海洋空域的約 55 公里減少到 3 公里，”專案負責人、空中客車公司高階工程師 Nick Macdonald 說。
來源：Brown Bird Design；來源：空中客車公司
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這家跨國公司在 7 月份對該系統進行了三次測試。兩架空中客車 A350 飛機在法國西部大西洋空域飛行，保持 3 公里的間隔飛行了 4 個小時。“這些測試表明，可以在自動駕駛儀上將飛機穩定在尾跡上升氣流中，並且燃油節省是顯著的，”Macdonald 說。
Fello’fly 旨在與來自不同航空公司的相容飛機一起工作，這些飛機恰好在同一時間在同一空域。對於下一階段的測試，該測試旨在制定安全協議，並計劃最早於明年在大西洋上空進行，空中客車公司最近與法國蜜蜂航空公司和北歐航空公司 (SAS) 簽署了協議。其他計劃參與者包括國際空中導航服務提供商，例如法國航空導航服務局 (DSNA)、英國國家航空服務控股公司（原國家空中交通服務公司）和總部位於比利時的歐洲航空安全組織 (EUROCONTROL)。
飛機如此靠近飛行將需要精心協調以防止事故和過度湍流，並且這種協調將需要在地面上開始。未參與 fello’fly 專案的航空公司飛行員 David Mrak 表示，挑戰可能包括制定兩架飛機之間的交戰規則，決定空中交通管制員的角色，保持所有相關方之間的溝通，制定處理緊急情況或惡劣天氣的計劃，以及分配經濟利益。“例如，對於設想在 fello’fly 飛行中出現兩家不同航空公司的情況，問題就變成了‘誰來節省燃料？’”Mrak 說。
歐洲航空安全組織 (EUROCONTROL) 正在與空中客車公司就該專案展開合作。該組織將專注於編纂起飛前階段的要求和程式，包括加強飛機與空中交通管制員之間的通訊。負責處理空域資料維護、飛行計劃和流量管理的歐洲航空安全組織 (EUROCONTROL) 運營主管 Giovanni Lenti 表示，嚴格的運營規則，結合專業的軟體，將有助於應對此類挑戰，並有助於選擇要配對的飛機。“空中客車公司正在開發該軟體，該軟體將透過[考慮到各自的飛行計劃]幫助尋找合適的合作伙伴並配對飛機，”他說。
一對使用 fello’fly 的飛機將分別起飛，然後它們的飛行員將依靠機載系統安全地將兩架飛機編隊。Lenti 說，目前，空中交通管制員主要負責保持同一高度兩架飛機之間的水平間隔。但是，“為了將距離縮短到大約 1.5 海里（約 3 公里），這對於 fello’fly 是必要的，”他補充說，“這將必須透過使用新的機載技術來完成，該技術嵌入在飛機的航空電子裝置中，由飛行員完成。”
儘管最小間隔聽起來可能很危險，但 Mrak 認為，讓飛機如此靠近彼此飛行可能並非不可能。“作為飛行員，我們接受了廣泛的培訓，”他說。“編隊飛行是適當的培訓和協議的問題。”
Lenti 說，作為進一步的安全保障，空中交通管制員必須保持一條專用航線為空，低於兩架飛機約 305 米。這樣，如果任何一架飛機遇到需要改變飛行高度的問題，它可以立即脫離配對並下降到安全高度。
空中客車公司還必須應對這樣一個事實，即如此近距離飛行可能會給乘客舒適度帶來過多的湍流。但 Macdonald 聲稱，之前的 fello’fly 測試已經解決了這個問題。他說，這些測試發現，如果後續飛機停留在領頭飛機尾跡上升氣流中的合適位置，它只會經歷類似於飛機在正常執行期間通常遇到的湍流。
空中客車公司希望在 2025 年左右在商業航空運營中推廣這一概念，儘管 Leni 指出，最初它只會用於海洋航線，以避免更繁忙的空中交通。“在開始時，不可能在大陸擁擠的航線上實施它，”他說。“然而，在海洋上，它可以很好地工作——為後續飛機節省大量燃料。”
Mrak 估計，如果該系統有效，“它可能會為航空公司每次跨大西洋飛行節省數千英鎊[幾公噸]的燃料。” 根據空中客車公司的說法，每節省一公噸燃料，意味著二氧化碳排放量減少約三公噸。
本文的標題為“Tight Flight”的版本已改編為收錄在 2021 年 2 月號的《大眾科學》雜誌中。