世界上最大的太阳能飞机

   2023-06-04 23:07:21 网络1090
核心提示:太阳作为人类最宝贵的能源之一,自地球的生命诞生以来,太阳就在源源不断的为这个世界输送着它的能量,目前,随着地球化石燃料日益减少,各种依靠太阳能源的工具相继出现,例如这架世界上最大的太阳能飞机——阳光动力2号 一架飞行时间与飞行距离超长,

世界上最大的太阳能飞机

太阳作为人类最宝贵的能源之一,自地球的生命诞生以来,太阳就在源源不断的为这个世界输送着它的能量,目前,随着地球化石燃料日益减少,各种依靠太阳能源的工具相继出现,例如这架世界上最大的太阳能飞机——阳光动力2号

一架飞行时间与飞行距离超长,体积巨大,仅次于世界上最大的客机A380,阳光动力2号翼展达到了72米,但它的重量只有2300公斤,而且最不可思议的是,这架巨大的飞机在天空之飞行居然不需要耗费一滴燃油。

自从这架阳光动力2号问世之后,不断的在刷新人类对于太阳能能源的认识,2014年成功首飞之后,开始人类首次太阳能环球飞行,2019年7月26日,阳光动力2号成功的降落到它一年前起飞的全球最大的机场阿联酋机场,经过一年半的时间,这架太阳能飞机没有耗费一滴燃油,仅仅依靠太阳能源完成了环球飞行的壮举。

阳光动力2号能够不费一滴油完成环球飞行,最大的功臣就是遍布全身的光伏电池,这款飞机在机翼上安装了17248块光伏电池板,凭借自身巨大的体积,让电池能够发挥到最大优势。此外,阳光动力2号还搭载了锂电池,飞机白天飞行时可以通过光伏板吸收太阳能,并且将多余的能量储存到锂电池中,在夜间飞行时,就不必担心太阳能源不足无法继续飞行,这架飞机可以无视昼夜长距离飞行。

这款飞机使用的机身材料都是重量级轻、承载能力强的材料,主要是碳纤维,最大限度的在保障机身强度的情况下,减轻机身重量,降低重量对飞行能源的消耗,让飞机能够搭载更多的电视,和拥有更高的续航里程。

阳光动力2号的首次环球飞行耗时五个月,为了更换飞行员,只降落了12次,其中从南京飞往夏威夷航段,更是连续飞行了5天5夜,这架太阳能飞机在天空连续飞行了超过8500公里的距离,完成了飞越太平洋的壮举,如果不是为了更换飞行员,这架太阳能飞机理论上,可以在天空中依靠太阳能源永远的飞行下去。

科技的发展日新月异,在地球不可再生能源逐步减少的今天,能够充分利用太阳能源,将给人类生活带来翻天覆地的变化,作为世界上最清洁的能源,太阳能正在一点一滴的改变我们的生活,就如同这架不需要任何燃料的阳光动力2号一样,太阳能一定能给我们带来惊喜。

太阳能飞机环球航行目前面临的难点都有哪些?

太阳像一个炽热的大火球,悬在天空中,它的内部不停的进行着热核反应,释放出巨大的能量,是我们地球上可获得的最大的能源库。

人类很早就有了利用太阳能的历史。在我国的古籍(淮南子)中,有这样一句话;古阳随见日,则燃而为火。其中所说的燧阳就是古人利用太阳光来取火的工具,是用金属制成的圆盘,能聚焦太阳光,点燃艾绒之类的易燃物。

传说,公元前2世纪古希腊的学者阿基米德就曾利用凹面镜会聚太阳光,火烧了来侵袭的敌方的战船。1728年,法国化学家拉瓦锡就曾设计制造了一种太阳灶。到了近现代,由于太阳能取之不尽,用之不竭,并且无污染,无公害,科学家们想出了各种方法利用太阳能解决全球的能源问题。

常见的太阳能利用方法是把光能转换成热能再发电,或者利用光电效应将太阳能直接转化为电能。在发达国家,许多居民家庭都用到了太阳能电池板。太阳能电池板排放在屋顶上,只要受到太阳光的照射,就能发出相当于所接收光能的1/10的电

我国西部高原地区阳光充足,日照时间长,太阳能电池板是最经济的能源技术。太阳能电站的建立,可以满足周围地区的人们工作,生活和生产用电的需求,另外,可以发射太阳能卫星,,这种卫星内部工作所需的电力可完全由太阳光提供。

太阳能飞机即将环球飞行?

1、太阳能发电功率低,太阳能是稀薄能源,每平米光照功率强的时候大约1000W,而光伏电池现在大多数转换效率较低,只有20%不到。多结砷化镓光伏电池能超过40%的效率,但价格高,需要通过聚光来完成系统,这样便不适合太阳能飞机用了。

2、材料结构强度极限,为了扩大获取太阳能的面积,太阳能飞机必然设计很大的机翼面积,这样便迎来第二个问题,材料结构强度问题,现有的材料的单位体积的重量和强度数据之间的比值比较大,难以用很轻巧的结构实现很结实的飞机机体。所以太阳能飞机会选用现在强度最高,重量最轻的碳纤维材料。这样才勉强能达到设计要求。

3、储能困难,现有的电池单位重量的储能能力较低,要想给飞机连续提供能量,需要看天气,有连续晴天,它才比较敢起飞。

人类是一个热衷挑战的物种。最高的山,最深的海,最远距离的飞行,这些挑战除了考验人的精神与体能,同时考验技术水平。最好的潜水艇才能抵达大洋底部,最好的飞行器才能飞跃整个星球。

随手打开任何一个表现未来的电影与电视节目,几乎都可以看到同一个相似的场景:具有黑色表面的车辆与飞机安静的前进。太阳能与电力驱动,这就是人类对未来交通工具的想像,也是比较合理的想像。Tesla的火爆是因为足够酷,但电力驱动本身并不是什么新鲜事物。电力驱动能量效率高,动力高度可控,无需变速箱调整功率与扭矩,同时安静、清洁。

但电力驱动和传统能源使用体验上的最大不同,就是电力补充太慢。而无处不在的太阳能刚好可以补上这个短板。目前,太阳能光伏电池的效率大约在30%以下徘徊,一般采用并联与电池储存的方式达到增强续航和功率的要求。

零燃油、零排放、昼夜不间断飞行……

这说的不是未来,而是一款来自瑞士的太阳能飞机——阳光动力号。

12月08日,瑞士驻华大使馆,瑞士“阳光动力”项目发起人伯特兰·皮卡德和安德里·波许博格在京举行环球飞行媒体见面会,伯特兰宣布:2015年3月,‘阳光动力号’将首次踏上环球飞行的旅程,而且是零燃油、昼夜不间断飞行。

太阳能飞机大家可能不陌生,可是环球飞行,这还真是新鲜。我们禁不住想了解,太阳能飞机的发展已经到了一个怎样的阶段?过去有哪些经典的太阳能飞机?阳光动力号飞机环球飞行,困难和意义何在?

“太阳神”号无人飞机

太阳能飞机不是现在才有,上世纪八十年代就开始出现,曾经出现过一些经典的机型,比如“太阳神”号无人机。

为了执行大气研究任务,NASA和AeroVironment公司共同研制了太阳神号无人机,耗资1500万美元。

飞机用碳纤维合成物制造,部分起落架为越野自行车的车轮,整架飞机仅重590千克,机身长2.4米,机翼全面展开时高达75米,比波音747的翼展还要宽。机身上装有14个螺旋桨,动力来源于机翼上的太阳能电池板。在早晨阳光不是很强烈时,“太阳神”装备的太阳能电池可以为飞机提供10千瓦的电能,使飞机能够以每秒33米的速度爬升。中午时分,电池提供的电能达到40千瓦,飞机的动力性能达到最佳状态,能以每小时30至50公里的巡航速度飞行。晚上,飞机则依靠储存的电能进行巡航飞行。

2001年,“太阳神”号在夏威夷飞行了10小时17分钟,爬升高度为22800米。研究人员预计“太阳神”号最高可飞到30000米高空。然而不幸的是,因为遭遇强湍流,2003年6月26日,“太阳神”在试飞时突然空中解体,坠入夏威夷附近海域。

泽弗太阳能飞机

泽弗是英国研制的太阳能无人机,翼展22.5米,重53千克,太阳能面板供电,并由两台450瓦的电动机驱动,巡航速度55千米每小时,升限超过2.1万米。

2010年7月23日,泽弗太阳能无人机持续飞行了336小时22分钟(相当于2周)。

阳光动力号更胜一筹

以上介绍的两款太阳能飞机,看上去都很酷,然而,跟阳光动力号比起来,它们有本质上的差别。

阳光动力号是有人驾驶的飞机,从难度上来说,这几乎要大一个数量级。不仅仅是在重量上增加一个飞行员的体重而已,还要加上为飞行员而设置的其他配套设施,比如厕所、食物、逃生系统等等。

为了实现驾驶太阳能飞机环球飞行,伯特兰和安德里准备了10年,并为该项目筹集了1.7亿美元,组建了超过90人的工程师团队。

2010年,阳光动力号实现不间断飞行24小时;2012年,实现了从瑞士到摩洛哥的跨洲飞行;2013年,安德里驾驶飞机自西向东穿越整个美国。现在,阳光动力号已经突破了时间上的限制,既可以飞行一天也可以飞行一周,甚至可以飞行一个月。

环球飞行途经我国

环球飞行不是持续不间断绕地球一周,因为这需要耗费几十天时间,机上的食物给养不够,最后是飞行员的体力也难以支撑。所以环球飞行期间,会中途停留。2015年3月,阳光动力2号将从阿布达比开始,在4至5个月的时间内,进行25天左右的环球飞行。两位飞行员计划在我国、美国、南欧或北非进行中途停留,并在2015年夏天飞回始发地。

途中最难的是飞越太平洋和大西洋,这个时候飞行员会持续飞行5至6天时间,这对飞行员的体力将是一个严峻的考验。为了能在睡眠时及时对危险做出反应,飞行员航空服的衣袖内,配备了振动报警装置。

另外,阳光动力2号巡航高度为8500米,此高度与珠峰接近,在这样的高度下,温度可低至零下40摄氏度。为了减轻重量,机身不能最大化地对驾驶舱进行隔热,这导致阳光动力2号机舱中一天的温度变化相当北京一年的温度变化。所以,环球飞行,不光是对太阳能飞机极限的挑战,同时也是对飞行员耐力的一种挑战。

意义何在

一些人对于阳光动力环球飞行不怎么看好,从功利的眼光认为,花如此大的代价进行环球飞行不值得,也没有多少实际意义,这是错误的看法。

安德里和伯特兰最初寻找飞机制造商合作时,所有人给予他们的答案都是这样的:“不可能制造出这样的飞机”。

而现在,他们成功研制了载人太阳能飞机,而环球飞行的本意是,希望向全世界证明,清洁技术在保护地球自然资源方面有着巨大的潜力,零燃油零排放飞行是可以实现的!

“我们所做的就是集成当下最好的技术,来看看我们到底能否摆脱化石能源的枷锁。”安德里在一次采访中这样说。

诚然,现阶段载人零油耗太阳能飞机还不会大面积商用,但是如果我们把目标定得稍低一些,你就会看到,变革其实已经来临。

2014年4月14日,当人们还在讨论Facebook为何要染指航空业,打算花6000 万美元收购Titan 航空时,不曾想,谷歌公司突然正式宣布,收购Titan 航空。

Titan 航空旗下有两款产品,还在设计制造中,分别是Solara 50和Solara 60,这两款飞机依靠太阳能获得动力,可飞到2万米高空,一次升空后能在高空飞行长达5 年时间,期间,飞机通过无线信号向无法享受有线和蜂窝网络的地方提供上网服务,另外在灾难救助、环境和气象监测等项目上也将具有重大的意义。

“你知不知道有一种鸟没有脚?它们一生只能在天上飞来飞去,飞累了就在风里睡觉,一辈子只能落地一次,那就是死的时候。”这是某文学小说里面的经典句子,也是某电影里面的台词,如今,它即将成为现实。

不管悲观主义者怎么不屑,有一些趋势注定是无法逆反和阻挡的:

一、光电转化率只会越来越高。

二、储能电池的能量密度只会越来越高。

三、材料变得越来越轻,且越来越坚固。

……

国际航空运输协会希望能在2050年时,实现飞行器的碳排放量为零。而太阳能飞机制造商“阳光动力”公司则预测,40多年后,能承载300名乘客的全太阳能飞机有望正式投入运营。

我们真心希望这一天真的能到来,早点到来。感谢安德里和伯特兰以及他们的团队所做的努力和贡献,祝愿他们明年的环球之旅顺利成功。

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