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零化石燃料環(huán)繞地球一周 太陽(yáng)能飛機(jī)“Solar Impulse”的挑戰(zhàn)
日期:2014-07-23   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:oammin 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]


即使飛艇的燃料裝得再滿,我們也無(wú)法逃脫化石燃料的制約。只要燃料耗盡,就必須著陸。只要機(jī)體還依賴于化石燃料,這個(gè)問(wèn)題就會(huì)永遠(yuǎn)存在。

那么,有沒有辦法從制約中解放出來(lái)呢?如果能夠做到這一點(diǎn),探險(xiǎn)就可以持續(xù)更久的時(shí)間。

答案其實(shí)就在我們的身邊。

——答案是太陽(yáng)能?

皮卡爾:對(duì)。就在我乘坐熱氣球時(shí)一直眺望的上空。

我很快想到了創(chuàng)意:不妨在白天飛行時(shí)積累太陽(yáng)能,在夜晚慢慢釋放能源保持飛行。從理論上來(lái)說(shuō),這樣做可以不受化石燃料的制約,實(shí)現(xiàn)持續(xù)飛行。

——創(chuàng)意雖然簡(jiǎn)單,聽上去似乎有些荒誕。

最初周圍的反應(yīng)差不多就是這樣。“理論上的確如此。但這樣的飛機(jī)真能制造出來(lái)嗎”。對(duì)于我的想法,多數(shù)人都付之一笑。

但探險(xiǎn)就是要挑戰(zhàn)人們覺得不可能的事物。有意思的是,通過(guò)堅(jiān)持不懈地介紹自己的構(gòu)想,終于有人產(chǎn)生了興趣。

2003年,項(xiàng)目在位于瑞士洛桑的瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院揭開了開發(fā)的序幕。

——在技術(shù)上具有相當(dāng)高的難度吧?

畢竟在那之前,沒有人想到過(guò)要讓太陽(yáng)能飛機(jī)環(huán)繞地球。我們邀請(qǐng)眾多領(lǐng)域的工程師齊聚一堂,反復(fù)進(jìn)行了技術(shù)研究。不出所料,最終得出的結(jié)論是“這會(huì)是個(gè)相當(dāng)困難的項(xiàng)目”(笑)。

利用現(xiàn)在的技術(shù)開發(fā)環(huán)繞地球的太陽(yáng)能飛機(jī)有三個(gè)重點(diǎn):(1)重量輕、(2)機(jī)體結(jié)實(shí)、(3)安全性,在開發(fā)的時(shí)候必須要對(duì)這三點(diǎn)精益求精,使其在高水平達(dá)到統(tǒng)一。

太陽(yáng)能飛機(jī)的機(jī)體配備了1.7萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)能電池單元。電池單元吸收的太陽(yáng)能用來(lái)驅(qū)動(dòng)4個(gè)螺旋槳,剩余的電能儲(chǔ)存到供夜間飛行的電池中。目前配備的太陽(yáng)能單元的數(shù)量為1.7萬(wàn)個(gè),在全天滿負(fù)荷利用太陽(yáng)能發(fā)電的情況下,飛機(jī)可以輸出的平均功率約為8kW。要想利用這些電能盡可能延長(zhǎng)飛行距離,就必須設(shè)計(jì)出能源損耗最低的機(jī)體,并且減輕其重量。

翼展超過(guò)波音747

而且,因?yàn)闄C(jī)體要搭載乘員,單是輕是不夠的。還必須具備強(qiáng)度,采用足以抵御陣風(fēng)、氣壓和氣溫變化的結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)不斷摸索,我們最終找到了滿足上述要素的答案。

——應(yīng)運(yùn)而生的就是下圖中的飛機(jī)吧。

一眼就可以看出,太陽(yáng)能飛機(jī)的機(jī)翼非常長(zhǎng)。翼展為72米,比波音747-8I的68.5米還要長(zhǎng)。機(jī)翼上安裝了約1.7萬(wàn)個(gè)吸收太陽(yáng)能發(fā)電的太陽(yáng)能電池單元。單元產(chǎn)生的電能用來(lái)驅(qū)動(dòng)四臺(tái)最大功率為17馬力的馬達(dá),左右各兩臺(tái),多余的部分儲(chǔ)存在蓄電池中。

翼展超過(guò)波音747

每臺(tái)馬達(dá)的最大輸出功率約為17馬力。配合輸出功率,螺旋槳的轉(zhuǎn)數(shù)降低到了525轉(zhuǎn)/分鐘。在夜晚的時(shí)候,為了最大限度減少耗電,飛機(jī)的飛行高度會(huì)從8500米逐漸下降到1500米,像滑翔機(jī)一樣飛行。

與機(jī)翼相比,機(jī)體本身的長(zhǎng)度極短,類似于滑翔機(jī)的形狀。這樣做的目的都是為了減輕重量,總重量只有2300公斤。僅相當(dāng)于一輛乘用車的重量。電池、馬達(dá)和太陽(yáng)能電池板占據(jù)了大部分重量,單是電池就達(dá)到了633公斤。因此,為了最大限度減少多余的重量,實(shí)現(xiàn)輕量化,機(jī)殼材料采用了碳纖維。

信息技術(shù)當(dāng)然也得到了充分利用。機(jī)體信息利用傳感器逐次采集,在對(duì)數(shù)百個(gè)以上的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析后,發(fā)送給飛行員和管理系統(tǒng)。環(huán)球飛行的關(guān)鍵——放電和充電的平衡隨時(shí)受到監(jiān)控,按照飛行條件,調(diào)整到最佳的輸出水平。

 
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