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永远的飞行

 新乡会展 2009-06-24
永远的飞行

199个读者 bladerunn... @ 2009年06月16日 双语对照  原文 字体大小

简介

太阳飞机的实现可以让人类摆脱石油的束缚,自由地在天空中飞翔!

 

永远的飞行

 

(图:一架新式太阳能飞机正试图废气零排放地飞越全世界)



当一架飞机在飞越大西洋时,它需要装载80公吨燃料,这达到了飞机总重的五分之一。在特别长的飞行时,燃料可以占到飞机起飞重量的40%,所以大约有20%的燃料时用来运输其它燃料的。每吨的燃料燃烧后产生的二氧化碳为3.2公吨。但是在瑞士一个机场的飞机库里面却有一个完全不用燃料的飞机原型。这架飞机的机翼和大型客机的差不多了,但是它们上面布满了一层太阳能电池,它们可以将太阳能转变成电能来维持发动机运转。

此前也有过太阳能飞机上天飞行过。先驱者是保罗•麦卡克莱迪(Paul MacCready)的蜘蛛丝-企鹅号(Gossamer Penguin)太阳能飞机于1980年在加州第一次实现载人飞行,当时是由他十三岁的儿子进行控制。而改进型的太阳挑战号(Solar Challenger)在1981年飞越了英吉利海峡。但是这架名为HB-SIA飞机,以瑞士飞机命名,是有史以来第一架真正在天空中飞行。如果与预期的飞行一样的话,就会建造第二架。这架飞机能飞到一万米的高空,利用白天吸收太阳能转化来的电能来维持夜间的飞行。这架飞机的驾驶员伯特兰德•皮卡德(Bertrand Piccard)以及安德鲁•伯斯博格(André Borschberg)计划驾驶这架飞机飞越大西洋,然后再飞越全世界。

这架飞机的原型将在六月二十六号由太阳动力(Solar Impulse)项目组来揭幕。 太阳动力是由伯特兰德•皮卡德和安德鲁•伯斯博格这两个飞行员实施的一个项目。“太阳动力号”项目得到了比利时化学品及药物制造商苏威(Solvay)、钟表制造商欧米迦(Omega)及德意志银行(Deutsche Bank)联合赞助的。项目团队的技术专家来自洛桑联邦理工学院(Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne)和法国飞机制造企业达索(Dassault)。

卡尔特先生曾经协助驾驶“轨道三号”(Orbiter 3)完成了第一次不间断热气球全球飞行。他出生于一个冒险世家:他的祖父奥古斯特是第一个驾驶热气球飞到平流层的人,而他父亲则乘坐深海潜水器创造了最深的潜水记录。伯斯博格则是一位工程师,曾经当过战斗机飞行员。

极限考验

尽管伯斯博格曾经在模拟器中试飞过HB-SIA,但他表示,在今年下半年的第一次真正试飞之前,他也不知道这架飞机性能如何。这一原型机将一些技术发挥到了其极限,特别是在重量和性能之间的平衡。因此,尽管它的机翼达到了61米,它的空间只够容纳一个飞行员。它的重量也只有15吨,是同样大小的高性能滑翔机的五分之一。

(图二)
HB-SIA复杂的骨架是由碳纤维复合材料制作而成,蜂窝状以及三明治结构。上面还有一层塑料膜结构。机翼的上面膜结构以及后部水平稳定器植入了12000个光学电池。这些电池将太阳能转化为光能的效率是22%。还有四块重达100公斤的锂电池,每块电池为一个螺旋桨助推器提供动力。这些锂聚合物电池占了整个HB-SIA重量的四分之一,它们所转化的电能在试飞时可以驱动四个推进器。当这些飞机飞行的飞得越远、飞得越高时,飞机将会由太阳能电池提供能量。HB-SIA的飞行速度不快,在无风环境下时速只有70千米。它的电动机功率是9千瓦,或者12马——这和莱特兄弟的飞机差不多。所有的引擎全功率运转时其力量也只有一个脚踏车那么大小。但是如果仔细计算器储存的能量,它应该可以是最接近载人的永动飞行的了 ——人却因为要饮食饮水以及在长时间飞行时保持清醒却反而成为了限制因素。

  据本项目的首席执行官André Borschberg透露,“太阳动力号”的首次试飞预计在今年年底。他还透露,机身所用的电池将在飞行任务的前一天通过对机翼上的太阳能电池完成充电,这样飞机整个起降和飞行过程将不使用任何其他燃料。如果这一原型飞机在夜间飞行成功的话,随后的设计也将会实现。这架叫做HB-SIB的飞机的设计飞行时间是五天五夜的不间断飞行。如果它在飞跃大西洋时成功的话,它将沿着北回归线做全球飞行,并在每个大陆都降落一次。

试飞需要些胆量才行。在白天,飞机在电池充电时会一直爬高,而到了夜晚则会为了节省电力会一直不断地缓慢下降。这意味着驾驶员要谨慎驾驶,避开大风地区。设计小组已经用实时天气数据进行了模拟飞行。晚上顶风是最令人担心的。“它可能会让夜变得异常漫长,并在太阳升起之前丧失能量,如果是这样,这将导致一场灾难,”伯斯博格先生说。成功意味着每天早晨你都“沐浴在阳光中”。

在一系列试飞之后,在2010年,飞机的最高飞行高度可能会高达8,500米(28,000英尺),这一高度是没有增压密封舱的单人飞机可以达到的最高高度。这样飞机将可以在白天晴好时段无间断地接受太阳光,为之后几小时黑夜状况下飞行积累储存能量。

国际空运协会(IATA)的公司和集团都在支持太阳动力号。在吉隆坡召开的年会上,国际空运协会决定要在2020年之前控制住碳排放。太阳能飞机依然是一个遥远的梦想,但是国际空运协会相信,很必要不断推进技术发展,并将之用于清洁飞行。

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