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全太阳能动力飞机,环球飞一圈,清洁能源无所不能!

日期:2017-06-21    来源:芸豆

国际太阳能光伏网

2017
06/21
15:21
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关键词: 清洁能源 太阳能飞机 太阳能电池 太阳能百科

  他和他的团队太“疯狂”,制作了一架完全不使用燃油,只由太阳提供动力的飞机,5个月内,这家太阳能飞机由两位飞行员轮流掌控,飞行了25天,跨越太平洋和大西洋,飞行35,000公里,实现了不排放有害污染物的环球旅行。
 
  这架太阳能飞机叫做“阳光动力2号”(Solar Impulse2),贝特朗·皮卡尔博士(Dr. Bertrand Piccard)是飞行员兼联合创始人。2015年3月-7月,阳光动力2号飞跃阿拉伯海、印度、缅甸、中国、太平洋、美国、大西洋、南欧和北非,最终返回起点。
 
飞机
 
  技术突破:携带足够电池、最小程度使用能源
 
  相信很多人脑海中已经蹦出了无数的问题:
 
  “机翼上的太阳能板真的能提供飞行所需所有能量吗?有什么特殊设计吗?”
 
  “夜晚没有太阳光,飞机如何获得太阳能保持持续飞行?”
 
  “如何安排航线?起飞和降落如何规划?在大海中坠机怎么办?”
 
  “阴天怎么办?刮风下雨雷暴等恶劣天气还能飞吗?”
 
  ……
 
  “阳光动力号”档案
 
  项目团队组成时间:2003年
 
  团队成员:各种背景的80位专家、100位专家顾问和90位合作伙伴赞助商
 
  总预算:1.15亿欧元
 
  首飞时间:2014年6月2日
 
  重量:2,300公斤(要知道一辆普通家用轿车的重量都在1,500公斤多)
 
  翼展:72米
 
  最大巡航海拔高度:8,500米
 
  巡航速度:45公里/小时-90公里/小时
 
  用电池将太阳射线捕获,再转换成电力,是太阳能飞机的主要原理。为了减轻重量,阳光动力2号直接用电池本身组成了机翼结构,每个电池的厚度比头发丝还细,仅为135毫米,就是这270平方米的太阳能电池板、17,000多块电池,每天最多吸收340千瓦时的太阳能,构成了阳光动力2号的“太阳能皮肤”。
 
  为了最大程度地节约能源,工程师们用尽全力地减轻飞机的重量和提高能效:
 
  为了减重,飞机的机身驾驶舱和加强杆都用了重量比纸都轻3倍的、每平米25克的碳纤维,以及蜂巢形式的多孔泡沫。防风、防水、防温差的隔离材料,也是新发明的轻型隔离材料。收集和储存能源的系统设计上,太阳能电池的能效是23%,发动机的能效是97%(远高于标准热电机70%的能效)。
 
  起飞前充满电,飞行时依靠太阳能产生动力,将多余的能源储备在电池里,作为夜间飞行的依靠,阳光动力2号就这样环了地球一周。
 
  人类看似不可能完成的挑战:思维高度集中连续驾驶120个小时
 
  “看起来驾驶舱那么狭小,持续飞行超过120个小时,人们怎么在那里解决吃喝拉撒的问题?”
 
  阳光动力2号的驾驶舱只有3.8立方米。所以,驾驶舱内的多功能座椅担当了座椅、床和厕所(马桶)的功能,飞机上储备了一周左右的食物和水、氧气瓶。飞行服、氧气面罩、加热的鞋底和口罩、可促进血液循环的内衣等等可以应对高低温等极端环境。飞机随时可能面临突发情况,所以飞行员不能睡觉,每次最多催眠和瑜伽冥想20分钟。
 
  但庆幸的是,冒险家们最热爱的就是突破自己的界限。Dr. Bertrand Piccard在采访中谈到,驾驶飞机穿越大洋的那几天,感受到的不是孤独,而是自己身处探险中心的激动不已。
 
  当然,光有技术和探险家是不足以支撑这次环球旅行的。
 
  前期,团队需要制定飞行计划。为阳光动力2号提供线路的团队包括气象学、空中交通管制、建模和飞行设计的专家,他们要将阳光动力2号安插到国际航线中,还得确保飞机储存足够多的太阳能,避免风和不稳定气流,远离客机的干扰。在确定路线之后,还要和各个国家进行商讨。
 
  为了保证后勤工作顺利,团队甚至创造出了一个移动的飞机库。太阳能飞机体积大、重量轻,容纳如此巨大翼展的飞机,移动飞机库就像一个巨大的帐篷,防风、防水、防火,还能透光给飞机充电,只需要4-5个小时就能立起来。
 
  争议不断,太阳能飞机已经风行
 
  有人说,阳光动力2号是“飞机中的拖拉机”,太阳能飞机只适合造无人机,不适合造有人机。
 
  首先,太阳能电池光能和电能的转换率太低、单片电池能功率也不够,导致机翼非常大,较强的气流就有可能破坏飞行姿态,一旦遭遇坏天气就可能危及飞行安全;
 
  然后,目前太阳能电池板的生产制造存在严重环境污染的问题,电池板达到使用寿命后,回收也是个问题,这些瓶颈制约着太阳能电池板的发展;
 
  再次,阳光动力2号只可乘坐一人,为了保证人的安全,可能无法实现太阳能飞机最优异的特性:长巡航时间,数周甚至数月不落地,实现除了飞行功能外,用作通讯或监视平台的其他功能。
 
  确实,与其他的太阳能飞机相比,阳光动力2号更像是个“不走寻常路”的冒险家。
 
  最早的太阳能飞机始于1981年,美国航空环境公司成功研制了基于太阳能动力的“太阳能挑战者”号飞行器,并且历经5小时从巴黎飞行到伦敦(距离大约262.3公里);
 
  1994年美国启动的项目中,“太阳神”长航时型样机,分别创下了2.44万米、2.95万米的太阳能无人机飞行高度记录,持续飞行最长时间达到了24小时;
 
  2010年7月,英国奎奈蒂克公司研制的“西风”太阳能超高空长航时无人机成功试飞,设计持续飞行时间为3个月,最大飞行高度为4万米,在地球极地附近执行雪融季节冰雪融化的监测任务;
 
  另外,Facebook的“天鹰座”太阳能无人机可在60000英尺高度巡航数月之久无需落地,并搭载通讯设备,从天空向用户发射无线信号。美国谷歌公司也提出了类似的Solara太阳能超高空无人机计划,用于在全球互联网服务。
 
  上个月,具备完全独立自主知识产权的中国彩虹太阳能无人机成功完成2万米以上高空飞行试验。
 
  翼展45米、表面布满太阳能电池板,未来一次飞行可达数月甚至数年,具备“准卫星”特征、可充当“空中移动WIFI”基站、高空实时监视定位,中国成为了继美、英之后,第三个掌握临近空间太阳能无人机技术的国家。
 
  你看,这些不载人的无人机飞得更高,看起来好像更具有多功能性。纵观上文,有人就说了,有人说,阳光动力2号只是一个噱头,毫无实用价值。
 
  阳光动力2号的飞行员Dr. BertrandPiccard在采访中提到,“阳光动力号不是用来载客,而是用来承载信息的:驾驶着它来进行环球飞行本身就是一个向全世界推广清洁能源的绝佳方式。”
 
  就像有人觉得征服大山,没有开采矿山那般有意义,好像一切的行为都要和经济挂钩,才能体现出价值。但如果一切只以经济回报作为出发点的话,我们所说的环保、清洁能源的发展,会不会更加艰难?
 
       阳光动力2号是一场清洁能源概念的旅行,它的挑战并未结束,清洁能源的挑战也才刚刚开始。芸豆相信,太阳不会消失,太阳能不会消失,能源的创新更迭也将无所不能。 
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