天上飞着“永动机”

苏化语

“我们的飞机确实可以连续飞一个月。问题是，飞行员能做到这点吗？”

说这话的是安德里·波施博格，他跟好友伯特兰德·皮查德共同主导制造了世界上最大的太阳能飞机“太阳动力2号”，并且已经成功完成了试飞。按照他的说法，他们的飞机从理论上来说，可以永远飞行而无需降落。

17248块太阳能板

永远飞行，这像是科幻小说里的概念。不过，这概念具体到“太阳动力2号”上面，依赖的其实是17248块太阳能板。这些单晶硅电池板都非常薄，每块厚度只有135微米，它们平铺在机翼、机身和水平尾翼上，为飞机源源不断地吸收太阳能。

为了能够多吸收太阳能，其机翼也被造得极其宽大，翼展长达72米，比波音747的翼展还要大！至于太阳能板的面积总和，也达到了269.5平方米之多。

太阳能板吸收得到的能量经过转换之后，都储存在锂聚合物电池里。出于绝缘考虑，工程师们用高密度的泡沫将电池包裹起来，然后分别放入四个引擎舱内；当然少不了的还有温度调节系统，能够保证这些电池能在安全的温度里工作。

这些电池的能量密度为260Wh/kg，在锂电池里算是很高端的产品，然而比起燃油动辄上万Wh/kg的能量密度来说确实差距甚远。所以，电池组总重量就达到了633公斤。众所周知，重量越大，能耗越大，如果飞机太重的话，从太阳那里得到的能量会不会不够用？为了解决这个问题，当然只能从减轻其他部分的重量着手。

于是，波施博格带领着工程师团队研发出来一种全新的架构，去掉了所有不必要的功能，减掉了每一克非必须的重量。机翼上层由太阳能电池板完全覆盖，而下层则是一层高强度高延展性的碳涂层“皮肤”，机翼内部还有140根碳纤维棒以50厘米的间隔排列，以提供稳定的支撑力量。这种架构令机身总重量竟然比顶级滑翔机还轻数倍。事实上，它的重量只跟一架小货车相当，仅为2300公斤。

不过，就像电动车一样，太阳能飞机在发动机性能表现上比起燃油飞机要有所欠缺。根据“太阳动力”官方的说法，这款飞机的引擎系统效率达到了94%，已是创纪录新高，但24小时飞行的平均输出功率不过15马力，最大输出功率也只有70马力（每个引擎17.5马力），甚至比不上汽车。

马力不足，速度也是个问题。该飞机的速度与飞行高度成正比，不过总的来说都很低：在海平面高度上，最小时速仅为36公里，最大时速也不过90公里；就算是在最高的高度上，最大时速也才140公里。何况为了进一步节省能源，这架飞机也会采取日间/夜间模式，也就是说，日间飞行高度8500米，夜间飞行高度就只有1500米，也难怪波施博格要担心飞行员无法坚持全程飞行。

飞行员怎么办

速度显然是“太阳动力”系列的桎梏。上一代产品在去年曾经完成过横跨美国的飞行，可是总耗时达到了45天之久；这一次，波施博格和皮查德团队对“太阳动力2号”的期许是环球飞行，预计飞行时间将达到500小时。

于是才有了波施博格那句话——他们的飞机可以永远飞行在空中，但飞行员无法坚持500个小时。于是，要想让环球飞行的梦想变为现实，就得从解决飞行员的生理问题开始。

出于减轻机身重量的考虑，“太阳动力2号”没有配备加压和供暖系统，所以飞行员所要面临的，就是从零下40℃到零上40℃的极端考验。怎么办呢？波施博格团队也很绝，他们要求飞行员多穿衣服。

当然不止如此，“太阳动力2号”的驾驶舱结构中采取了高密度的保温材料，尽可能保证舱内飞行员和仪器不会受到温度影响。另外，为了应对高度带来的缺氧现象，飞机上还带着6罐氧气，只要有需要，就能给飞行员供氧。

经过特殊设计的驾驶舱拥有3.8平方米的宽阔空间，飞行座椅甚至可以拉平，让飞行员在飞机上得到休息。当然，由于飞机驾驶舱内只能容纳一人，所以飞行员在飞行途中最多只能小憩片刻。“为了保证尽快恢复体能和精力，我们的飞行员都需要经过特殊训练”，其官方介绍说，“自我催眠及冥想技术能帮助飞行员们保持专注度和敏锐度。”机上还配备有食物和饮水，足够飞行员一周的需求。

按计划，“太阳动力2号”的环球旅行将会安排在明年举行，而500个飞行小时将被分割成不同阶段，分摊在3个月内完成，其中，单次最长的飞行将达到5天——6天。对于人类飞行员来说，这样的考验相当巨大。

还看老天脸色

除了生理上的考验，飞行员还需要面对新机型的考验。这种崭新的飞行器与飞行员们常开的飞机当然都有很大不同，所以，为了让飞行员能够适应，“太阳动力”团队还专门打造了一个模拟器，帮助飞行员熟悉操作和适应舱内生活。

自动驾驶系统也必不可少，在飞行员休息的时候，飞机的方向就靠这个系统来把控了。与此同时，它还会检测任何可能的障碍或者安全限制，自动提出示警或者做出规避动作。

另外，为了保证飞行安全，飞机将始终与位于瑞士贝耶内小镇上的任务控制中心保持连线，上百组技术参数都将通过卫星数据传输实时送到任务控制中心。在飞行过程中所有可能遭遇到的情况都已经经过了演算，这个任务中心将保证飞机尽量在适合的天气中飞行。当然了，在经过管制飞行区域和需要在国际机场降落时，任务中心也会提供信息和帮助，以减轻飞行员的压力。

对于“太阳动力”团队来说，他们的终极目标是要将太阳能飞机应用到商业飞行，并建立一个无需燃料的航空公司。他们显然还任重而道远：“太阳动力2号”在阴天的表现尚且不算良好，遑论应对恶劣天气飞行；乘客的舒适度将如何保证；还有速度和载重等问题，这些都将是巨大的考验。

然而，“太阳动力2号”的推出已经在人类历史上跨出了一大步。诚如皮查德接受BBC采访时所言：“我们的飞机能够在无需燃料的情况下日夜飞行，这是史无前例的事情。这架飞机的诞生，也证明清洁能源大有可为，我们的世界应该可以变得更加干净。”endprint