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零化石燃料环绕地球一周 太阳能飞机“Solar Impulse”的挑战
日期:2014-07-23   [复制链接]
责任编辑:oammin 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]


即使飞艇的燃料装得再满,我们也无法逃脱化石燃料的制约。只要燃料耗尽,就必须着陆。只要机体还依赖于化石燃料,这个问题就会永远存在。

那么,有没有办法从制约中解放出来呢?如果能够做到这一点,探险就可以持续更久的时间。

答案其实就在我们的身边。

——答案是太阳能?

皮卡尔:对。就在我乘坐热气球时一直眺望的上空。

我很快想到了创意:不妨在白天飞行时积累太阳能,在夜晚慢慢释放能源保持飞行。从理论上来说,这样做可以不受化石燃料的制约,实现持续飞行。

——创意虽然简单,听上去似乎有些荒诞。

最初周围的反应差不多就是这样。“理论上的确如此。但这样的飞机真能制造出来吗”。对于我的想法,多数人都付之一笑。

但探险就是要挑战人们觉得不可能的事物。有意思的是,通过坚持不懈地介绍自己的构想,终于有人产生了兴趣。

2003年,项目在位于瑞士洛桑的瑞士联邦理工学院揭开了开发的序幕。

——在技术上具有相当高的难度吧?

毕竟在那之前,没有人想到过要让太阳能飞机环绕地球。我们邀请众多领域的工程师齐聚一堂,反复进行了技术研究。不出所料,最终得出的结论是“这会是个相当困难的项目”(笑)。

利用现在的技术开发环绕地球的太阳能飞机有三个重点:(1)重量轻、(2)机体结实、(3)安全性,在开发的时候必须要对这三点精益求精,使其在高水平达到统一。

太阳能飞机的机体配备了1.7万个太阳能电池单元。电池单元吸收的太阳能用来驱动4个螺旋桨,剩余的电能储存到供夜间飞行的电池中。目前配备的太阳能单元的数量为1.7万个,在全天满负荷利用太阳能发电的情况下,飞机可以输出的平均功率约为8kW。要想利用这些电能尽可能延长飞行距离,就必须设计出能源损耗最低的机体,并且减轻其重量。

翼展超过波音747

而且,因为机体要搭载乘员,单是轻是不够的。还必须具备强度,采用足以抵御阵风、气压和气温变化的结构。经过不断摸索,我们最终找到了满足上述要素的答案。

——应运而生的就是下图中的飞机吧。

一眼就可以看出,太阳能飞机的机翼非常长。翼展为72米,比波音747-8I的68.5米还要长。机翼上安装了约1.7万个吸收太阳能发电的太阳能电池单元。单元产生的电能用来驱动四台最大功率为17马力的马达,左右各两台,多余的部分储存在蓄电池中。

翼展超过波音747

每台马达的最大输出功率约为17马力。配合输出功率,螺旋桨的转数降低到了525转/分钟。在夜晚的时候,为了最大限度减少耗电,飞机的飞行高度会从8500米逐渐下降到1500米,像滑翔机一样飞行。

与机翼相比,机体本身的长度极短,类似于滑翔机的形状。这样做的目的都是为了减轻重量,总重量只有2300公斤。仅相当于一辆乘用车的重量。电池、马达和太阳能电池板占据了大部分重量,单是电池就达到了633公斤。因此,为了最大限度减少多余的重量,实现轻量化,机壳材料采用了碳纤维。

信息技术当然也得到了充分利用。机体信息利用传感器逐次采集,在对数百个以上的参数进行实时分析后,发送给飞行员和管理系统。环球飞行的关键——放电和充电的平衡随时受到监控,按照飞行条件,调整到最佳的输出水平。

 
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来源:日经技术中心
 
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