Изобретен самолет, работающий на солнечных батареях

10 солнечных самолетов

Когда мы говорим солнечная энергия, мы подразумеваем преобразование энергии фотонов в электроэнергию, с помощью солнечных батарей или панелей. Применение новейших технологий и повсеместное использование этих батарей улучшает экологическую обстановку на земле. Также Солнечная энергия является возобновляемым видом топлива, что очень важно при возрастающих в геометрической прогрессии потребностях людей и неминуемом исчерпании сжигаемых ископаемых.

Изобретение новых легких солнечных батарей, и сверхпрочных легких материалов позволило создать солнечный самолет, который может летать как обычный самолет, только без заправок горючего, за счет электричества, вырабатываемого лучами солнца. Принцип работы прост, днем он летает и заряжает батареи, а ночью использует эту энергию, т.е. он может летать круглосуточно. Бывают как пилотируемые так и не пилотируемые самолеты. По оценкам специалистов ABI Research рынок только беспилотных летательных аппаратов составит $8,4 млрд. к 2019г.

Область применения вечно летающих беспилотных аппаратов огромна, ведь они заменят дорогие спутники, их даже называют атмосферными спутниками. Их можно применять для ретрансляции сигнала связи, наблюдение за землей и атмосферой, распространением интернета в труднодоступных местах и т.д. Пилотируемые солнечные самолеты – это, прежде всего экологически чистый транспорт.

Несколько компаний ведут разработку солнечных самолетов, какие-то успешно, какие-то нет. Далее представлены лучшие в этой отрасли:

1. Солнечные беспилотники Solara 50 и Solara 60 от Google (Titan Aerospace)(Solar – солнечный)

Google приобрел компанию Titan Aerospace в апреле 2014 года. Titan Aerospace спроектировала аппараты Solara 50 и Solara 60, способных совершать автономные полеты, продолжительность которых должна превышать 5 лет.

Характеристики Solara 60:

  • размах крыльев — 60 м
  • скорость — 105 км/ч
  • энергетика — 3000 сотовых ячеек, обеспечивающих мощность 7 кВт
  • тип запуска — с катапульты
  • высота полета — 20 км

Google предполагал с помощью беспилотников раздавать интернет всему миру, используя сеть стандарта 5G, со скоростью до 10 гигабит в секунду. Но вначале 2017г отказался от них в пользу проекта Loon — стратостаты, с раздачей интернета по стандарту LTE.

2. Беспилотник Aquila на солнечных батареях от Facebook (проект Ascenta)

Facebook в марте 2014 года приобрел компанию Ascenta (Англия). Ascenta в 2016г сконструировала беспилотник Aquila. При испытаниях беспилотника длительность полета составила всего 106 минут на высоте 1 км, испытания прошли успешно.

  • размах крыльев – 28 м
  • вес — 453 кг
  • высоты использования — 15 км
  • время полета без подзарядки — 3 месяца (106 мин)
  • минимальная скорость полета — 40 км/ч

3. Сова – беспилотник России от Тайбер

В России прошли испытания атмосферного спутника Сова. После определенных доработок и успешных повторных испытаний, Сова будет принята на вооружение Российской армии.

Аппарат автоматически поддерживает форму крыла. Крыло, длиною 28 м, может изгибаться от порывов ветра, но не ломаться. Это возвращаемая платформа, обслуживаемая. Испытания начались 30 июня 2016 года на высоте 15-20 км. Как ожидается, аппарат может провести в воздухе более 30 дней в беспосадочном полете.

4. Солнечный самолет «Зефир» (Zephyr Solar Plane) от Airbus/QinetiQ

Airbus в 2013 году приобрела у QinetiQ (Англия) активы проекта Zephyr. Zephyr – солнечный беспилотник, побивший в 2010 году несколько мировых рекордов: самый длительный полет — свыше 336 часов; самая большая высота 18,805 км. Он может летать в экстремальных погодных условиях – от -40 С 0 до +75 С 0

На данный момент, компания разрабатывает 8 версию беспилотника, и хочет как можно быстрее выпустить на рынок, как альтернативу спутникам. Также эти беспилотники приобретает Минобороны Великобритании.

Характеристики Zephyr 8:

  • размах крыльев — 28 м
  • потолок высоты — 21 км
  • скорость — 55 км/ч
  • полезная нагрузка — 5-10 кг
  • вес — 60 кг

5. Электросамолеты Elektra One Solar и Elektra Two от немецкой фирмы PC-Aero

Немецкая фирма PC-Aero выпустила в серийное производство пилотируемый электросамолет Elektra One Solar стоимостью 145000$. Солнечные батареи на поверхности крыла обеспечивают около половины энергии для полета.

  • размах крыльев — 11 м
  • вес самолета — 200 кг
  • литий – ионные аккумуляторы
  • крейсерская скорость – 140 км/ч
  • число мест — 1 место
  • радиус действия — 1000 км
  • полезная нагрузка — 100 кг

Также фирма выпускает Elektra Two с характеристиками:

  • число мест — 1 место
  • радиус действия — 2000 км
  • крейсерская скорость – 80 км/ч
  • размах крыла – 17 м
  • полезная нагрузка — 150 кг

Приобрести их можно на официальном сайте aeroexpo.com.

6. NASA Helios — это беспилотник на солнечных батареях

Модель NASA Helios предназначенная для полетов на высотах до 30 км. Длительность полета около суток. В 2001 году Helios поднялся на высоту 29.5 км и пробыл там 40 минут. 26 июня 2003 года разбился первый и последний экземпляр беспилотника.

7. Солнечный импульс (The Solar Impulse) и Solar Impulse 2

Швейцарская компания выпустила первый пилотируемый самолет HB-SIA(Solar Impulse), который летает только за счет энергии солнца, которую получает за счет солнечных панелей и накапливает в батареях.

  • высота полета — 8500 м
  • максимальная взлётная масса — 2000 кг
  • номинальная масса — 1600 кг
  • крейсерская скорость — 70 км/ч
  • размах крыла — 63,40 м
  • аккумуляторы — Li-Po

Solar Impulse 2 или HB-SIB, предназначен для демонстрации возможностей альтернативной энергетики. Совершил множество кругосветных беспосадочных полетов, самый долгий полет длился 118 часов.

  • высота полета — 8500 м
  • максимальная взлётная масса — 2300 кг
  • крейсерская скорость — 140 км/ч
  • размах крыла — 72 м

8. Солнечный Атлантик (Atlantik Solar)

Компания Atlantik Solar разрабатывает одноименный солнечный беспилотник. В 2015 году в ходе тестирования был установлен рекорд – 81 час полета.

  • размах крыльев — 5.6 м
  • масса — 6.3 кг
  • аккумуляторы — Li-Ion
  • полезная нагрузка — цифровая HD-камера, передача картинок в реальном времени
  • продолжительность полета — до 10 дней

9. Молчаливый сокол (Silent Falcon) от Silent Falcon UAS Technologies

Bye Engineering совместно с Silent Falcon UAS Technologies разработала дрон Silent Falcon. Это беспилотник на солнечных батареях, запускается с катапульты, приземляется на парашюте. Бесшумен при полете выше 100 м. Активно внедряется как у военных, так и в гражданский сектор.

  • размах крыльев — 4.4 м
  • длина – 1.9 м
  • вес — 13.5 кг
  • продолжительность полета – 5 — 7 часов
  • фотоэлектрическая батарея — тонкопленочная Ascent Solar
  • аккумуляторная батарея — Li-Ion
  • дальность полета — до 100 км
  • крейсерская скорость — 70 км/ч
  • максимальная высота полёта — 6000 м

Приобрести его можно на официальном сайте silentfalconuas.com, но он является объектом Государственного департамента США Международного регулирования торговли оружием.

10. Стратосферный самолет на солнечных батареях SolarStratos

Это первый в мире полноценный двухместный стратосферный самолет, предназначен для полетов на большой высоте 25 км и выше. Но из-за погони за снижением веса летчики летят в скафандрах, и без парашюта. Скафандры выбрали российские «Сокол». Отсутствие парашюта требует тщательной проверки безопасности полета, что тормозит испытания.

  • длина – 8,5 м
  • размах крыльев – 24,9 м
  • вес – 450 кг
  • запас автономности – более 24 часов

Еще есть много разных фирм и моделей, но это лучшие.

Если Вам понравилась эта статья, то расскажите о ней друзьям через социальные сети! Нажмите соответствующую кнопку!

Один комментарий на статью «10 солнечных самолетов»

Вы пишите, что «Совершил множество кругосветных беспосадочных полетов, самый долгий полет длился 118 часов. Крейсерская скорость 140км в час» Но длина экватора 40 000км. По арифметике не получаются кругосветные полёты, ни одного не получается.

Все за сегодня

Война и ВПК

Мультимедиа

Самолет на солнечных батареях

В мае экспериментальный самолет на солнечных батареях начнет перелет через территорию США. Уже в 2015 году его экипаж рассчитывает облететь на нем весь земной шар

Читать еще:  Какие бывают виды швейных машин

Утром 21 марта 1999 года Бертран Пиккар (Bertrand Piccard) и Брайан Джонс (Brian Jones) приземлились на своем воздушном шаре в египетской пустыне, завершив первое подобное безостановочное кругосветное путешествие. Когда они начали праздновать это событие, Пиккар неожиданно сделал отрезвляющее открытие: баллоны с пропаном, который поддерживал их воздушный шар в воздухе, были практически пусты. «Если бы ветра над Атлантикой были немного слабее, я бы не долетел», — рассказывает он. Именно тогда Пиккар пообещал себе найти способ совершить кругосветное путешествие, не используя никакие виды топлива.

Начиная с мая Пиккар и его напарник будут по очереди летать на одноместном самолете, работающем исключительно на солнечных батареях, из Сан-Франциско в Нью-Йорк. Это должно стать подготовительным этапом перед кругосветным полетом, запланированным на 2015 год. Самолет Пиккара, носящий название HB-SIA (сокращение от Solar Impulse Alpha), нарушает все нормы традиционной авиации. Когда он впервые рассказал экспертам о своей мечте, «почти все подумали, что я сошел с ума», вспоминает он. Хотя такие пионеры этой области, как Пол МакКриди (Paul MacCready), работали над созданием пилотируемых самолетов на солнечных батареях с 1970-х годов, ни один их самолет не мог подняться в воздух после захода солнца, не говоря уже о том, чтобы совершать многодневные перелеты через Атлантический или Тихий океаны.

Главным препятствием был вес. Чтобы лететь ночью, самолету необходимо черпать заряд из солнечных батарей, которые заряжались в течение дня. Однако подобные батареи содержат в себе гораздо меньше энергии на фунт веса, чем бак с ракетным топливом, поэтому батареи самолета должны весить гораздо больше топливного бака, чтобы пролететь аналогичное расстояние. Более тяжелому самолету для полета нужно больше энергии, что в свою очередь требует большего заряда батарей. Добавьте сюда кабину пилота и самого пилота, и самолет может оказаться слишком тяжелым, чтобы даже просто подняться с земли. Именно поэтому исследования в области самолетов на солнечной энергии, как правило, были сосредоточены на создании беспилотников, таких как Helios NASA.

Пиккар, психиатр и летчик из Швейцарии, родился в семье путешественников, которые никогда не пасовали перед лицом опасности: в 1960 году его отец по имени Жак совершил свое первое путешествие к самой глубокой точке океана, а в 1931 году его дед Август стал первым летчиком на воздушном шаре, который достиг стратосферы. Пиккар продолжал настаивать на своей идее самолета на солнечных батареях, и в 2003 году Швейцарский федеральный технологический институт в Лозанне согласился провести официальную оценку экономической целесообразности этого проекта. Его эксперты заключили, что ультралегкий самолет с большим размахом крыльев для уменьшения лобового сопротивления и размещения солнечных батарей потенциально может летать. Пиккар совместно с Андре Боршбергом (André Borschberg), пилотом и инженером, возглавлявшим исследование технологического института, разработали идею Solar Impulse («Солнечный импульс») и начали собирать средства у корпоративных и индивидуальных инвесторов на реализацию этого 130-миллионного 10-летнего проекта.

Изобретатели немедленно столкнулись с рядом проблем в процессе поиска компании, которая согласилась бы взяться за сборку такого самолета. Все утверждали, что создать такой самолет невозможно, поэтому Пиккару и Боршбергу пришлось набирать свою собственную команду инженеров. «Мне кажется, мы набрали гораздо больше людей, не имевших отношения к области авиации, чем тех, кто имел опыт работы в ней», — вспоминает Боршберг. Руководитель отдела разработки самолета Solar Impulse Роберт Фрэфель (Robert Fraefel) имел опыт работы в Формуле-1. Другие инженеры работали в таких сферах, как производство фотоэлектрических элементов и пресс-литье. «В некотором смысле отсутствие опыта было огромным преимуществом, — объясняет Боршберг. – Если вы имеете некоторый опыт, вы неосознанно будете возвращаться к привычным решениям».

Также по теме: Кругосветка на автожире споткнулась о российскую бюрократию

Группа инженеров решила сконструировать ребра жесткости и лонжерон крыла полностью из углеродного волокна (которое производит компания по изготовлению яхт), и соединить их при помощи высокопрочных пластиковых шурупов и болтов. Эти материалы легкие, но при этом достаточно прочные, чтобы HB-SIA имел размах крыльев в 63 метра — почти как у пассажирского Аэробуса A340-500. Между тем, общий вес самолета составил всего полторы тонны – это менее 1% веса Аэробуса и на 900 килограммов меньше веса обычного полноприводного внедорожника.

Инженеры встроили почти 12 тысяч кремниевых фотоэлементов в основное крыло и горизонтальный стабилизатор. В сутки эти фотоэлементы способны вырабатывать примерно 50 киловатт, направляя электричество непосредственно в моторы, если самолет находится в воздухе, и распределяя излишки электроэнергии между четырьмя литий-полимерными аккумуляторами. Система управления аккумуляторами следит за тем, чтобы батареи не остывали, что может снизить их эффективность, и не перегревались.

Спустя четыре года проектирования и строительства, в 2009 году новый самолет совершил свой первый «блошиный прыжок» и пролетел 350 метров на аэродроме в Дюбендорфе в Швейцарии. Настоящие испытания состоялись в июле 2010 года, когда Боршберг совершил на этом самолете ночной полет над Пайерном в Швейцарии. «Мы не знали, как поведет себя самолет, — рассказывает он. – Потребуется ли нам больше энергии, чем мы планировали? Не столкнемся ли мы с нисходящими потоками?» Не имея автопилота, он находился в воздухе в течение 26 часов подряд, используя техники йоги, чтобы разминать мышцы в тесной кабине. Когда он приземлился, он поставил сразу три рекорда: среди них были полет на максимальной высоте на пилотируемом самолете на солнечных батареях (более 9000 метров) и самый длительный полет на самолете на солнечных батареях (26 часов, 10 минут и 19 секунд).

HB-SIA доказал команде инженеров, что концепция самолета на солнечных батареях была вполне состоятельной, однако этот аппарат не мог совершить кругосветное путешествие. Согласно расчетам Пиккара, учитывая довольно невысокую скорость самолетов на солнечных батареях – HB-SIA развивает скорость всего в 65 километров в час – полет над Атлантическим океаном потребует около трех дней, а над Тихим – пять или даже шесть дней. Для этого необходимо создать самолет с резервированными системами и более эргономичной кабиной пилота, где он мог бы спать, продумать способы более эффективного расхода энергии и создания ее запасов, и разработать электронные приборы с защитой от протечек, чтобы иметь возможность летать в условиях повышенной влажности. В настоящее время команда инженеров работает над созданием HB-SIB. «Первый самолет создан на основе технологий 2007 года. Второй самолет будет создан на основе технологий будущего», — отмечает Пиккар.

HB-SIB, который будет на 11% больше своего предшественника, будет оборудован автопилотом, более эффективными электродвигателями и каркасом, сделанным из еще более легких углеволокнистых материалов. Аккумуляторы будут обладать большей энергоемкостью благодаря использованию в них новых электролитов и электродов, разработанных компаниями Solvay и Bayer MaterialScience – эти технологии уже используются в производстве электромобилей и электроники. Эти две компании также разработали жесткую, высокопрочную полиуретановую пену для изоляции концевого обтекателя крыла и кабины пилота, которые в настоящее время Bayer использует в производстве холодильников и сфере строительства.

Пиккар очень доволен тем, что его проект привел к созданию технологий, которые могут быть использованы в других областях, однако он также надеется, что Solar Impulse привлечет интерес к использованию возобновляемых источников энергии. «Очень часто, когда мы заговариваем о защите окружающей среды, нам становится скучно, — объясняет Пиккар. — Потому что она предполагает снижение мобильности, уровня комфорта и темпов роста». Он надеется доказать, что использование потенциала солнца даст людям больше свободы.

Некоторые параметры:

1) Каркас.
Инженеры создали ультралегкий каркас самолета из углеродного волокна. При изготовлении концевых обтекателей крыльев и для изоляции гондол и кабины пилота была использована легкая и жесткая пена.

Читать еще:  Капсулы фейри для посудомоечных машин: преимущества и недостатки

2) Крыло. Размах легких и длинных крыльев самолета составляет 63 метра. Такая длина позволяет уменьшить лобовое сопротивление, максимизировать аэродинамическую эффективность, а также разместить на крыльях 10748 фотоэлементов.

3) Фотоэлементы. Фотоэлементы, изготовленные из монокристаллического кремния толщиной в 150 микрон, занимают 200 квадратных метров площади поверхности самолета. Они преобразуют солнечный свет в электрическую энергию с КПД в 22%.

4) Приборы. Из-за большого размаха крыльев и низкой скорости – около 65 километров в час – самолет может выполнять крен всего в 5 градусов – это гораздо более низкий показатель, чем у традиционных самолетов. Система Omega Instrument точно измеряет угол крена и блокирует штурвал, если пилот пытается слишком сильно накренить самолет.

5) Кабина пилота.
В кабине пилота может находиться только один человек, и он не может вставать со своего кресла. Он управляет самолетом при помощи джойстика, рычага ножного управления и четырех ручных рычагов.

Читайте также: Сверхсветовая скорость — насколько это реально

6) Гондолы. Каждая из четырех гондол или подвесок, размещенных под лонжероном крыла, содержит аккумуляторный отсек, электрический мотор мощностью в 10 лошадиных сил и коробку приводов, которые заставляют пропеллер крутиться со скоростью в 400 оборотов в минуту. Распределяя вес батарей, гондолы позволяют уменьшить нагрузку на конструкцию.

7) Аккумуляторы. На долю батарейных отсеков с литий-полимерными аккумуляторами, общий вес которых составляет 400 килограммов, приходится четверть общего веса самолета. Эти аккумуляторы могут накапливать заряд в 109 ватт-час на один фунт своего веса.

Траектория полета

В дневное время самолет на солнечных батареях поднимается на высоту 8200-8500 метров. Когда солнце садится, пропеллеры сбрасывают обороты, чтобы экономить энергию, и самолет медленно снижается до 1400 метров. Он продолжает лететь на этой высоте до тех пор, пока не взойдет солнце и его аккумуляторы не начинают подзаряжаться. Метеорологи, входившие в состав группы разработчиков, определили оптимальное время в течение светлой части суток, когда самолет может набирать высоту, с учетом предполагаемой скорости ветра и облачности.

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.

Все за сегодня

Война и ВПК

Мультимедиа

Самолет на солнечных батареях

В мае экспериментальный самолет на солнечных батареях начнет перелет через территорию США. Уже в 2015 году его экипаж рассчитывает облететь на нем весь земной шар

Утром 21 марта 1999 года Бертран Пиккар (Bertrand Piccard) и Брайан Джонс (Brian Jones) приземлились на своем воздушном шаре в египетской пустыне, завершив первое подобное безостановочное кругосветное путешествие. Когда они начали праздновать это событие, Пиккар неожиданно сделал отрезвляющее открытие: баллоны с пропаном, который поддерживал их воздушный шар в воздухе, были практически пусты. «Если бы ветра над Атлантикой были немного слабее, я бы не долетел», — рассказывает он. Именно тогда Пиккар пообещал себе найти способ совершить кругосветное путешествие, не используя никакие виды топлива.

Начиная с мая Пиккар и его напарник будут по очереди летать на одноместном самолете, работающем исключительно на солнечных батареях, из Сан-Франциско в Нью-Йорк. Это должно стать подготовительным этапом перед кругосветным полетом, запланированным на 2015 год. Самолет Пиккара, носящий название HB-SIA (сокращение от Solar Impulse Alpha), нарушает все нормы традиционной авиации. Когда он впервые рассказал экспертам о своей мечте, «почти все подумали, что я сошел с ума», вспоминает он. Хотя такие пионеры этой области, как Пол МакКриди (Paul MacCready), работали над созданием пилотируемых самолетов на солнечных батареях с 1970-х годов, ни один их самолет не мог подняться в воздух после захода солнца, не говоря уже о том, чтобы совершать многодневные перелеты через Атлантический или Тихий океаны.

Главным препятствием был вес. Чтобы лететь ночью, самолету необходимо черпать заряд из солнечных батарей, которые заряжались в течение дня. Однако подобные батареи содержат в себе гораздо меньше энергии на фунт веса, чем бак с ракетным топливом, поэтому батареи самолета должны весить гораздо больше топливного бака, чтобы пролететь аналогичное расстояние. Более тяжелому самолету для полета нужно больше энергии, что в свою очередь требует большего заряда батарей. Добавьте сюда кабину пилота и самого пилота, и самолет может оказаться слишком тяжелым, чтобы даже просто подняться с земли. Именно поэтому исследования в области самолетов на солнечной энергии, как правило, были сосредоточены на создании беспилотников, таких как Helios NASA.

Пиккар, психиатр и летчик из Швейцарии, родился в семье путешественников, которые никогда не пасовали перед лицом опасности: в 1960 году его отец по имени Жак совершил свое первое путешествие к самой глубокой точке океана, а в 1931 году его дед Август стал первым летчиком на воздушном шаре, который достиг стратосферы. Пиккар продолжал настаивать на своей идее самолета на солнечных батареях, и в 2003 году Швейцарский федеральный технологический институт в Лозанне согласился провести официальную оценку экономической целесообразности этого проекта. Его эксперты заключили, что ультралегкий самолет с большим размахом крыльев для уменьшения лобового сопротивления и размещения солнечных батарей потенциально может летать. Пиккар совместно с Андре Боршбергом (André Borschberg), пилотом и инженером, возглавлявшим исследование технологического института, разработали идею Solar Impulse («Солнечный импульс») и начали собирать средства у корпоративных и индивидуальных инвесторов на реализацию этого 130-миллионного 10-летнего проекта.

Изобретатели немедленно столкнулись с рядом проблем в процессе поиска компании, которая согласилась бы взяться за сборку такого самолета. Все утверждали, что создать такой самолет невозможно, поэтому Пиккару и Боршбергу пришлось набирать свою собственную команду инженеров. «Мне кажется, мы набрали гораздо больше людей, не имевших отношения к области авиации, чем тех, кто имел опыт работы в ней», — вспоминает Боршберг. Руководитель отдела разработки самолета Solar Impulse Роберт Фрэфель (Robert Fraefel) имел опыт работы в Формуле-1. Другие инженеры работали в таких сферах, как производство фотоэлектрических элементов и пресс-литье. «В некотором смысле отсутствие опыта было огромным преимуществом, — объясняет Боршберг. – Если вы имеете некоторый опыт, вы неосознанно будете возвращаться к привычным решениям».

Также по теме: Кругосветка на автожире споткнулась о российскую бюрократию

Группа инженеров решила сконструировать ребра жесткости и лонжерон крыла полностью из углеродного волокна (которое производит компания по изготовлению яхт), и соединить их при помощи высокопрочных пластиковых шурупов и болтов. Эти материалы легкие, но при этом достаточно прочные, чтобы HB-SIA имел размах крыльев в 63 метра — почти как у пассажирского Аэробуса A340-500. Между тем, общий вес самолета составил всего полторы тонны – это менее 1% веса Аэробуса и на 900 килограммов меньше веса обычного полноприводного внедорожника.

Инженеры встроили почти 12 тысяч кремниевых фотоэлементов в основное крыло и горизонтальный стабилизатор. В сутки эти фотоэлементы способны вырабатывать примерно 50 киловатт, направляя электричество непосредственно в моторы, если самолет находится в воздухе, и распределяя излишки электроэнергии между четырьмя литий-полимерными аккумуляторами. Система управления аккумуляторами следит за тем, чтобы батареи не остывали, что может снизить их эффективность, и не перегревались.

Спустя четыре года проектирования и строительства, в 2009 году новый самолет совершил свой первый «блошиный прыжок» и пролетел 350 метров на аэродроме в Дюбендорфе в Швейцарии. Настоящие испытания состоялись в июле 2010 года, когда Боршберг совершил на этом самолете ночной полет над Пайерном в Швейцарии. «Мы не знали, как поведет себя самолет, — рассказывает он. – Потребуется ли нам больше энергии, чем мы планировали? Не столкнемся ли мы с нисходящими потоками?» Не имея автопилота, он находился в воздухе в течение 26 часов подряд, используя техники йоги, чтобы разминать мышцы в тесной кабине. Когда он приземлился, он поставил сразу три рекорда: среди них были полет на максимальной высоте на пилотируемом самолете на солнечных батареях (более 9000 метров) и самый длительный полет на самолете на солнечных батареях (26 часов, 10 минут и 19 секунд).

Читать еще:  Какой очиститель воздуха для дома выбрать при аллергии на пыльцу, шерсть животных и для астматиков

HB-SIA доказал команде инженеров, что концепция самолета на солнечных батареях была вполне состоятельной, однако этот аппарат не мог совершить кругосветное путешествие. Согласно расчетам Пиккара, учитывая довольно невысокую скорость самолетов на солнечных батареях – HB-SIA развивает скорость всего в 65 километров в час – полет над Атлантическим океаном потребует около трех дней, а над Тихим – пять или даже шесть дней. Для этого необходимо создать самолет с резервированными системами и более эргономичной кабиной пилота, где он мог бы спать, продумать способы более эффективного расхода энергии и создания ее запасов, и разработать электронные приборы с защитой от протечек, чтобы иметь возможность летать в условиях повышенной влажности. В настоящее время команда инженеров работает над созданием HB-SIB. «Первый самолет создан на основе технологий 2007 года. Второй самолет будет создан на основе технологий будущего», — отмечает Пиккар.

HB-SIB, который будет на 11% больше своего предшественника, будет оборудован автопилотом, более эффективными электродвигателями и каркасом, сделанным из еще более легких углеволокнистых материалов. Аккумуляторы будут обладать большей энергоемкостью благодаря использованию в них новых электролитов и электродов, разработанных компаниями Solvay и Bayer MaterialScience – эти технологии уже используются в производстве электромобилей и электроники. Эти две компании также разработали жесткую, высокопрочную полиуретановую пену для изоляции концевого обтекателя крыла и кабины пилота, которые в настоящее время Bayer использует в производстве холодильников и сфере строительства.

Пиккар очень доволен тем, что его проект привел к созданию технологий, которые могут быть использованы в других областях, однако он также надеется, что Solar Impulse привлечет интерес к использованию возобновляемых источников энергии. «Очень часто, когда мы заговариваем о защите окружающей среды, нам становится скучно, — объясняет Пиккар. — Потому что она предполагает снижение мобильности, уровня комфорта и темпов роста». Он надеется доказать, что использование потенциала солнца даст людям больше свободы.

Некоторые параметры:

1) Каркас.
Инженеры создали ультралегкий каркас самолета из углеродного волокна. При изготовлении концевых обтекателей крыльев и для изоляции гондол и кабины пилота была использована легкая и жесткая пена.

2) Крыло. Размах легких и длинных крыльев самолета составляет 63 метра. Такая длина позволяет уменьшить лобовое сопротивление, максимизировать аэродинамическую эффективность, а также разместить на крыльях 10748 фотоэлементов.

3) Фотоэлементы. Фотоэлементы, изготовленные из монокристаллического кремния толщиной в 150 микрон, занимают 200 квадратных метров площади поверхности самолета. Они преобразуют солнечный свет в электрическую энергию с КПД в 22%.

4) Приборы. Из-за большого размаха крыльев и низкой скорости – около 65 километров в час – самолет может выполнять крен всего в 5 градусов – это гораздо более низкий показатель, чем у традиционных самолетов. Система Omega Instrument точно измеряет угол крена и блокирует штурвал, если пилот пытается слишком сильно накренить самолет.

5) Кабина пилота.
В кабине пилота может находиться только один человек, и он не может вставать со своего кресла. Он управляет самолетом при помощи джойстика, рычага ножного управления и четырех ручных рычагов.

Читайте также: Сверхсветовая скорость — насколько это реально

6) Гондолы. Каждая из четырех гондол или подвесок, размещенных под лонжероном крыла, содержит аккумуляторный отсек, электрический мотор мощностью в 10 лошадиных сил и коробку приводов, которые заставляют пропеллер крутиться со скоростью в 400 оборотов в минуту. Распределяя вес батарей, гондолы позволяют уменьшить нагрузку на конструкцию.

7) Аккумуляторы. На долю батарейных отсеков с литий-полимерными аккумуляторами, общий вес которых составляет 400 килограммов, приходится четверть общего веса самолета. Эти аккумуляторы могут накапливать заряд в 109 ватт-час на один фунт своего веса.

Траектория полета

В дневное время самолет на солнечных батареях поднимается на высоту 8200-8500 метров. Когда солнце садится, пропеллеры сбрасывают обороты, чтобы экономить энергию, и самолет медленно снижается до 1400 метров. Он продолжает лететь на этой высоте до тех пор, пока не взойдет солнце и его аккумуляторы не начинают подзаряжаться. Метеорологи, входившие в состав группы разработчиков, определили оптимальное время в течение светлой части суток, когда самолет может набирать высоту, с учетом предполагаемой скорости ветра и облачности.

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.

Изобретен самолет, работающий на солнечных батареях

Кругосветное путешествие Solar Impulse 2 — самолета, приводимого в движение исключительно энергией солнца, вышло на новый, самый сложный этап. 31 мая швейцарский пилот Андре Боршберг (André Borschberg) поднял воздушное судно из аэропорта китайского Нанкина и вылетел в направлении Гавайских островов.

Тихоокеанский перелет Solar Impulse 2 станет не только длиннейшей в мире дистанцией, без посадки преодолеваемой самолетом, мотор которого работает только за счет солнечных батарей, но и новым достижением в истории воздухоплавания. В случае удачного завершения этапа, это будет самый продолжительный одиночный перелет за все время использования летательных аппаратов.

Имея огромный размах крыльев в 72 метра, сопоставимый с размерами самого большого реактивного пассажирского авиалайнера Airbus А380, вес Solar Impulse 2 в полном снаряжении составляет 2300 кг. Такая легкость, отчасти обеспечивается использованием углеродного волокна и новейшими технологиями (позаимствованными из яхтостроения), делающими конструкционные материалы толщиной, менее чем у листа бумаги прочными, как сталь.

Самолет оснащен четырьмя электродвигателями общей мощностью 70 л. с, а энергию для них производят 17 000 фотоэлементов толщиной в 135 микронов. Солнечные панели встроены в крылья аппарата и покрыты защитной пленкой из сополимера фтора. Полученная электроэнергия хранится в усовершенствованной конструкции литий-ионного аккумулятора — литий-полимерных батареях весом 633 кг.

Solar Impulse должнен будет преодолеть маршрут длиной в 8172 км, причем далеко не быстрому самолету (его крейсерская скорость составляет 70 км/ч) на это понадобится примерно 130 часов или почти 6 суток. Все это время пилот должен оставаться на постоянной связи с диспетчерским центром в Монако, в котором команда проекта совместно с метеорологами будет корректировать оптимальную траекторию движения судна.

В начальной стадии тихоокеанского этапа, при неблагоприятных погодных условиях или какой-либо технической неисправности, пилот сможет развернуть машину обратно в сторону Китая или приземлится на одном из японских островов. При аварийной ситуации, после прохождения «точки невозврата», Боршберг будет вынужден выпрыгнуть с парашютом и ожидать прибытия помощи в спасательной шлюпке, а самолет должен самостоятельно «приводнится» в автоматическом режиме.

Во время дневного полета солнечные батареи самолета должны выработать достаточно энергии, чтобы заряда аккумулятора хватило на безостановочное ночное передвижение, скорость которого может варьироваться от 50 до 100 км/ч. Кроме того, в темное время суток Solar Impulse 2 способен экономить энергию «планируя», то есть снижать набранную днем высоту.

Салон электросамолета снабжен оборудованием, в том числе кислородным, позволяющим безопасный полет на высоте 12000 метров, в действительности же Solar Impulse 2 не подымается выше отметки в 8500 метров.

Кругосветный полет Solar Impulse 2 (официальный регистрационный код HB-SIB) стартовал в Абу-Даби 9 марта 2015 года. Маршрут электрического самолета разделен на 12 участков, два из который являются самыми протяженными (из Нью-Йорка в Европу и из Китая в Гавайи) и потребуют не менее пяти суток непрерывного перелета. На разных этапах штурвалом крылатой машины поочередно управляют два летчика — Бертран Пиккар и Андре Боршберг.

«Это исследовательский участок из всего маршрута перелета вокруг света. Он станет знаменательной вехой в авиации — первым примером, когда самолет сможет находится в воздухе неограниченное время. Это экстраординарная иллюстрация технологических инноваций, которые Андре инициировал и проводил в течении последних 12 лет,» — говорит Бертран Пиккар, основатель и глава проекта (по совместительству — и пилот) «Солнечный Импульс».

Технические характеристики самолета Solar Impulse (модель HB-SIA, предшественник Solar Impulse2)

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector