世界上最大的太陽(yáng)能飛機(jī)
世界上最大的太陽(yáng)能飛機(jī)
太陽(yáng)能飛機(jī)?還是世界上最大的?這究竟是“何方神圣”呢?以下是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的有關(guān)世界上最大的太陽(yáng)能飛機(jī)的一些相關(guān)資訊,希望你們喜歡。
世界最大的太陽(yáng)能飛機(jī)叫什么
目前世界最大的太陽(yáng)能飛機(jī)叫“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”。
簡(jiǎn)介
陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)太陽(yáng)能飛機(jī),是一架長(zhǎng)航時(shí)、不必耗費(fèi)一滴燃油便可晝夜連續(xù)飛行的太陽(yáng)能飛機(jī),飛行所需能量完全由太陽(yáng)能電池提供。其翼展達(dá)到72米,僅次于體積最大的商用客機(jī)A380(79.75米),但重量只有約2300公斤,與一輛家用汽車相當(dāng)。
2014年6月2日,陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)在瑞士西部城市帕耶訥成功首飛。
2015年3月9日,陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)太陽(yáng)能飛機(jī)從阿聯(lián)酋首都阿布扎比起程,開始環(huán)球飛行。
4月21日晚23:28,陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào),從重慶抵達(dá)其環(huán)球之旅的第六站南京。
5月31日,太陽(yáng)能飛機(jī)“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”從南京啟程前往美國(guó)。日本當(dāng)?shù)貢r(shí)間6月29日,“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”從日本中部城市名古屋起飛,飛往夏威夷。
全球最大太陽(yáng)能動(dòng)力飛機(jī)“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)在經(jīng)過118小時(shí)不間斷飛行后,于當(dāng)?shù)貢r(shí)間3日5時(shí)51分降落在美國(guó)夏威夷檀香山機(jī)場(chǎng)。
世界最大太陽(yáng)能飛機(jī)“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”飛越大西洋
全球最大的太陽(yáng)能飛機(jī)“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”(Solar Impulse 2)在美國(guó)東岸時(shí)間2016年6月20日(周一)凌晨從紐約起飛,展開飛越大西洋的艱巨航程。根據(jù)最新消息,“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”經(jīng)過70小時(shí)的飛行,終于跨過了大西洋,順利降落在西班牙城市塞維利亞。這也是人類歷史上第一次太陽(yáng)能飛機(jī)成功飛越大西洋。
“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”是一架由碳纖維材料制成的單座飛機(jī),它的翼展有72米,比波音747的整個(gè)機(jī)身都要長(zhǎng)。機(jī)身遍布17000塊高效能的太陽(yáng)能電池板,日間蓄能以維持夜間飛行。
“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”的理想飛行速度為每小時(shí)30英里(48.3公里)。飛行員皮卡德表示:“飛越大西洋具有象征性意義。因?yàn)榇饲皫缀跛械慕煌üぞ叨紘L試穿越大西洋,第一艘蒸汽船、第一架飛機(jī)、第一艘由氦氣球帶動(dòng)救生艇。而今天第一架太陽(yáng)能飛機(jī)完成了挑戰(zhàn)。”皮卡德補(bǔ)充稱,他駕駛“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”飛越大西洋期間看到了躍出水面的鯨魚及北極漂浮的冰山。 他表示“每一分鐘都是挑戰(zhàn)和驚喜,仿佛置身于科幻小說中”。
據(jù)悉,隨后“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”將從塞維利亞啟程飛往阿布扎比。
世界上最大的太陽(yáng)能飛機(jī)要開始環(huán)球飛行了 ,怎能不好奇呢
當(dāng)瑞士探險(xiǎn)家貝特朗·皮卡爾1999年成功完成氣球環(huán)球旅行之時(shí),他便開始有了要駕駛完全利用可再生能源驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)進(jìn)行環(huán)球飛行的計(jì)劃。當(dāng)時(shí)沒人相信這個(gè)計(jì)劃會(huì)成功,除了一個(gè)人:安德烈·博爾施貝格。這位麻省理工學(xué)院的畢業(yè)生同樣相信“人類的意志加上新技術(shù)可以真正改變世界”。當(dāng)貝特朗和安德烈尋找業(yè)內(nèi)航空制造公司提出,需要一架達(dá)到波音747的尺寸但重量不能超過一部小汽車,可以晝夜不停飛行的太陽(yáng)能飛機(jī)時(shí),他們被明確告知這是不可能的。十四年后,他們自己組建的團(tuán)隊(duì)制造出了當(dāng)代最令人嘆為觀止的飛機(jī)陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)。
2015年3月,陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)將從阿布扎比酋長(zhǎng)國(guó)開始,預(yù)計(jì)在四到五個(gè)月的時(shí)間內(nèi),進(jìn)行25天左右的環(huán)球飛行。兩位飛行員計(jì)劃在中國(guó)、美國(guó)、南歐或北非進(jìn)行中途停留,并于夏天飛回始發(fā)地阿布扎比酋長(zhǎng)國(guó)。
太陽(yáng)能清潔飛行簡(jiǎn)史
上世紀(jì)70年代末,人力飛機(jī)的發(fā)展積累了制造低速、低翼載、重量輕的飛機(jī)的經(jīng)驗(yàn)。但太陽(yáng)能飛機(jī)就只是單座小型飛機(jī)上安裝太陽(yáng)能電池,勉強(qiáng)飛行而已。在這一基礎(chǔ)上,美國(guó)在80年代初研制出“太陽(yáng)挑戰(zhàn)者”號(hào)單座太陽(yáng)能飛機(jī)。但太陽(yáng)能飛機(jī)依舊處于試驗(yàn)研究階段,它的有效載重和速度都很低。其中最著名的太陽(yáng)能無人飛機(jī)是AeroVironment公司為NASA的環(huán)境研究機(jī)和傳感器技術(shù)計(jì)劃研制的“太陽(yáng)神號(hào)”無人機(jī)。
“太陽(yáng)神”號(hào)由碳纖維合成物制造,部分起落架材料為越野自行車車輪,整架飛機(jī)僅重590千克,比小型汽車還要輕。“太陽(yáng)神”在外形方面的最大特點(diǎn)就是有兩個(gè)很寬的機(jī)翼,其機(jī)身長(zhǎng)2.4米,而活動(dòng)機(jī)翼全面伸展時(shí)卻達(dá)75米,連波音747飛機(jī)也望塵莫及。
“太陽(yáng)神”號(hào)機(jī)身上裝有14個(gè)螺旋槳,動(dòng)力來源于機(jī)翼上的太陽(yáng)能電池板。在早晨陽(yáng)光不是很強(qiáng)烈時(shí),“太陽(yáng)神”裝備的太陽(yáng)能電池可以為飛機(jī)提供10千瓦的電能,使飛機(jī)能夠以每秒33米的速度爬高。中午時(shí)分,電池提供的電能達(dá)到40千瓦,飛機(jī)的動(dòng)力性能達(dá)到最佳狀態(tài),能以每小時(shí)30至50公里的巡航速度飛行。晚上,飛機(jī)則依靠?jī)?chǔ)存的電能進(jìn)行巡航飛行。
2001年研究人員將“太陽(yáng)神”號(hào)運(yùn)往夏威夷,裝上65000片太陽(yáng)能板,由地面兩名機(jī)師透過遙控設(shè)備“駕駛”;在10小時(shí)17分的飛行中,“太陽(yáng)神”號(hào)達(dá)到22800米的目標(biāo)高度。研究人員預(yù)計(jì)“太陽(yáng)神”號(hào)最高可飛到30000米高空,超出噴氣式客機(jī)飛行高度3倍多。
不幸的是,2003年6月26日,“太陽(yáng)神”在試飛時(shí)突然空中解體,墜入夏威夷考艾島附近海域。事后經(jīng)調(diào)查,“太陽(yáng)神”號(hào)在空中飛行36分鐘時(shí)突然遭遇強(qiáng)湍流,引起兩個(gè)翼端向上彎,致使整個(gè)機(jī)翼誘發(fā)嚴(yán)重的俯仰振蕩,超出飛機(jī)結(jié)構(gòu)的扭曲極限。
2003年,瑞士探險(xiǎn)家、科學(xué)家貝特朗·皮卡爾提出了太陽(yáng)能飛機(jī)環(huán)球飛行構(gòu)想,計(jì)劃駕駛太陽(yáng)能飛機(jī),經(jīng)過5次起降實(shí)現(xiàn)環(huán)球晝夜飛行,這一計(jì)劃被命名為“陽(yáng)光動(dòng)力”,最終的目標(biāo)是用太陽(yáng)能飛機(jī)實(shí)現(xiàn)永久飛行。該飛行項(xiàng)目參與者包括來自瑞士電梯制造商迅達(dá)和比利時(shí)化工集團(tuán)蘇威的工程師。直到2007年,在瑞士杜本多夫舉行的新聞發(fā)布會(huì)上,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)展出了陽(yáng)光動(dòng)力太陽(yáng)能飛機(jī)樣機(jī)。
當(dāng)今最嘆為觀止的飛機(jī)
陽(yáng)光動(dòng)力1號(hào)機(jī)身由超輕碳纖維復(fù)合材料制成,翼展長(zhǎng)達(dá) 63.4米,包括飛行員在內(nèi),其重量?jī)H為1600公斤,僅相當(dāng)于一輛普通家用汽車。它曾在2012與2013年進(jìn)行長(zhǎng)距離飛行測(cè)試,2012年完成了瑞士飛往西班牙1116千米的不停站紀(jì)錄,2013年則完成了橫跨美國(guó)的飛行測(cè)試。
陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)1號(hào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了升級(jí),是全球首款能夠在不添加任何燃料、不排放任何污染物的情況下,進(jìn)行晝夜飛行的飛機(jī)。這款單座飛機(jī)由碳纖維制成,翼展72米,比重量為300噸的波音747-8I的翼展還要大,但僅重2.3噸。
與陽(yáng)光動(dòng)力1號(hào)不同的是,2號(hào)飛機(jī)的翼展則提升至71米,核心部分太陽(yáng)能電池陣列換裝了全新的薄膜太陽(yáng)能電池,共17248塊,能量轉(zhuǎn)化效率22.7%,能為飛機(jī)提供65千瓦的峰值功率。在中午太陽(yáng)最強(qiáng)的時(shí)候只需輸出6千瓦功率。
動(dòng)力部分也有升級(jí)。在機(jī)翼下方的四個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙中,安裝了全新的四臺(tái)無刷直流電機(jī),動(dòng)力提升至17.4馬力,螺旋槳穩(wěn)定轉(zhuǎn)速提升到525轉(zhuǎn)每分鐘,時(shí)速提高到最高約90公里每小時(shí)。
和以往的太陽(yáng)能飛機(jī)一樣,陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)的難題還是在黑夜。但經(jīng)過飛機(jī)制造團(tuán)隊(duì)的全面優(yōu)化,在24小時(shí)的周期內(nèi),飛機(jī)可以輸出15千瓦的穩(wěn)定功率。其次,為了滿足晝夜飛行的需求,發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙中也安裝了633千克重的鋰離子電池。因此,白天的時(shí)候,陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)上升到9000米的高空,以平均每小時(shí)90公里的速度進(jìn)行飛行的同時(shí),將多余的太陽(yáng)能電力儲(chǔ)存到高性能蓄電池中。到了晚上,聚合鋰電池把白天的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能,可供飛機(jī)夜間持續(xù)飛行8小時(shí)。由于碳纖維復(fù)合材料具備耐熱性高的優(yōu)點(diǎn),飛行員可將白天飛行高度保持在8500到9000米之間,從而達(dá)到最佳的空氣動(dòng)力學(xué)效率和太陽(yáng)能利用率。到了晚上,飛行高度降至1500米左右,降少耗電量,待次日太陽(yáng)升起之后,飛機(jī)才重新回到高空飽和充電。
正如前文所提,陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)的翼展雖然比波音747-81型噴氣式飛機(jī)還長(zhǎng)6米。但747-81凈重超過300噸,而陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)僅重2.3噸。這得益于機(jī)身骨架使用的碳纖維蜂窩夾層材料,根據(jù)機(jī)身需要的不同強(qiáng)度進(jìn)行層疊的安排。這種材料重量密度僅有25克每平方米,是一張普通B5紙質(zhì)量的四分之一。但是強(qiáng)度完全滿足飛機(jī)的機(jī)械要求。飛機(jī)表面使用的是柔性蒙皮,主要目標(biāo)也是減重。
挑戰(zhàn)認(rèn)知領(lǐng)域的極限
瑞士制造方稱,陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)飛機(jī)會(huì)是最大化利用結(jié)構(gòu)學(xué)和空氣材料學(xué)所能產(chǎn)生的前所未有性能的集合體。設(shè)計(jì)和制造這兩架飛機(jī)非一人之力所能完成,它由陽(yáng)光動(dòng)力團(tuán)隊(duì)的100人設(shè)計(jì)和生產(chǎn),同時(shí)由80多家公司提供各方面所需的技術(shù),包括節(jié)能電池和新型輕質(zhì)材料等等。比如,合作伙伴Omega提供了高效節(jié)能電池,Bayer和Solvay制造了更輕便的新材料,ABB和Schindler幫助SI提高了整體能源的利用率,而Altran則為飛行試驗(yàn)提供控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬飛行。
然而即使有著目前最先進(jìn)的科技支持,當(dāng)前的陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)使用的光伏面板,轉(zhuǎn)換效率僅為20%左右,飛機(jī)必須飛到9000米的高空才能吸取足夠的光熱。如果進(jìn)行環(huán)球飛行,當(dāng)處于北半球夏天,日照時(shí)間更長(zhǎng),但由于太陽(yáng)升降期間與地平線形成的角度偏低,光伏面板其實(shí)無法在整個(gè)白天都吸取到光熱。
因此,即使實(shí)現(xiàn)了環(huán)球飛行,要真正令太陽(yáng)能飛機(jī)民用化,也還是困難重重。首先材料價(jià)格昂貴,飛機(jī)結(jié)構(gòu)仍然相當(dāng)脆弱,安全性不是很高,有效載荷很小。比如陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)的翼展雖然已經(jīng)大過一架波音飛機(jī),卻仍無法承載駕駛員以外的乘客。
其次陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)的平均功率并不大,只相當(dāng)于一輛小型摩托車,因此這也注定這架飛機(jī)的飛行速度無法與普通飛機(jī)相比,最快的速度甚至追不上普通的汽車。這導(dǎo)致了普通飛機(jī)從北京到倫敦所需要的11小時(shí)行程,陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)則需要120小時(shí)。無論對(duì)于飛行員還是設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來說,這都是一項(xiàng)不小的挑戰(zhàn)。
再次,電池光電轉(zhuǎn)換效率低、重量大、價(jià)格高,受天氣影響很大。比如由3月開始由阿布扎比飛經(jīng)印度再到中國(guó)的航線就是出于避開印度洋季風(fēng)的考量。
此外,相比駕駛普通飛機(jī),駕駛太陽(yáng)能動(dòng)力飛機(jī)是一個(gè)極端困難和高風(fēng)險(xiǎn)的工作。因?yàn)樵谶^去還沒有如此大翼展卻又如此輕的一架飛機(jī)能夠成功上天。因此設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)面臨的終極挑戰(zhàn)除了提升太陽(yáng)能電池動(dòng)力,還需要設(shè)計(jì)出可以民用并且在正常機(jī)場(chǎng)升降的太陽(yáng)能民用飛機(jī)。
除了解決工程技術(shù)上面臨的挑戰(zhàn),飛行員還要克服連續(xù)五個(gè)晝夜在天空中飛行的壓力。長(zhǎng)時(shí)間處于未加壓的駕駛艙中,經(jīng)歷極寒和酷熱的反復(fù)交替,對(duì)于任何人而言都是極大的心理和生理上的挑戰(zhàn)。因?yàn)槊總€(gè)航段只有一名飛行員需要連續(xù)駕駛五個(gè)晝夜。
據(jù)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)稱,陽(yáng)光動(dòng)力1號(hào)的駕駛艙還不太舒適,類似經(jīng)濟(jì)艙,駕駛員身體只能伸展四十五度,但是到了陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)就差不多能提供商務(wù)艙的舒適環(huán)境,還包括一個(gè)休息艙。即便如此,駕駛員每次休息都不能超過20分鐘,需要時(shí)刻保持警惕。而艙內(nèi)溫度在零下20到零上30度間浮動(dòng),駕駛員一天所經(jīng)歷的溫差相當(dāng)于在北京四季所經(jīng)歷的。
為了保證身體能夠承受這般寒熱交替,除了進(jìn)行模擬和試飛,貝特朗和安德烈還曾前往地球北緯61°的大西洋東北邊緣海北海去體驗(yàn)極端情況下的危機(jī)狀況。比如學(xué)習(xí)如何在天寒地凍的情況下跳傘,如何在冰水中求生。
與其說陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)是一個(gè)技術(shù)工程,不如說是一項(xiàng)有關(guān)改變未來人們生活方式的革命。雖然當(dāng)今人類已經(jīng)建成了無需借助外在能源的商住建筑和利用清潔能源的工業(yè)產(chǎn)業(yè),但關(guān)于清潔能源的技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新仍極為不足。而陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)所使用的技術(shù)均發(fā)揮著最高效能,它利用的清潔能源可以被使用在地面的任何領(lǐng)域,包括建造房屋、生產(chǎn)電子移動(dòng)設(shè)備、絕緣設(shè)備和光纖系統(tǒng)等。
陽(yáng)光動(dòng)力團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè),40多年后,能承載300名乘客的全太陽(yáng)能飛機(jī)有望正式投入運(yùn)營(yíng)。雖然將太陽(yáng)能飛機(jī)民用化依舊困難重重,但當(dāng)萊特兄弟制造出第一架飛機(jī)時(shí),誰(shuí)也沒有想到,僅在24年之后,林德伯格就駕駛飛機(jī)飛越了大西洋——一個(gè)人,滿載著汽油。而就連他自己也不知道,在100年后飛機(jī)會(huì)搭載幾百名的旅客做長(zhǎng)途飛行。如今,也有這樣一架飛機(jī),只有一個(gè)駕駛員,滿載著電池,只能在天氣好的時(shí)候慢慢飛。