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最大太阳能飞机环球飞行

2015-04-17本刊编辑部

发明与创新 2015年13期
关键词:电池板重量飞行员

全球最大太阳能飞机“阳光动力2号”3月9日从阿联酋首都阿布扎比起飞,开始首次环球飞行。它是一架可以不依赖任何燃料夜以继日飞行的太阳能飞机,可基本实现永续飞行。其原型机此前已经创造了8项世界纪录,其中包括首架夜间飞行的太阳能飞机,首架飞越两个大陆的太阳能飞机以及首架飞越美国本土的太阳能飞机等。

新材料减轻飞机重量

“阳光动力2号”翼展约有72米,相当于波音747-8型喷气式飞机,但重量仅有两吨。

飞机大而轻,得益于机身骨架使用碳纤维蜂窝夹层材料。这种材料重量密度约为25克每平方米,是常规打印纸密度的1/3,而强度完全满足飞机的机械要求。

《航空知识》杂志副主编王亚男介绍,与结构呈规整矩形的“阳光动力1号”相比,新飞机的结构形似倒T型,“感觉到设计者为减轻每一克重量所付出的努力”。

此外,飞机还应用了新型复合材料绝缘膜,为高效太阳能电池板和飞行员保温。新型直流电驾驶舱也使飞机仪表板内部的电子设备减轻一半以上的重量。

“绿色”飞行不烧油

本次飞行标榜的是“不使用一滴燃料”。中国可再生能源学会光伏专业委员会秘书长吕芳表示,实现这一目标,一方面是靠安装在机翼上的超过1.7万块太阳能电池板,另一方面,驾驶者灵活运用“势能转化为动能”,飞机在日间飞行时尽可能攀升至8500米的极限高度,夜间飞行时逐渐下降至约1500米。

吕芳表示,电池板每块厚约135微米,相当于一根头发丝,能够为机上4个电动马达和安装在发动机吊舱内的锂离子电池供电。如此一来,飞机在日间飞行时储存了一部分太阳能,经过智能化电源管理系统,成为夜间飞行的能源保障。

核心部分太阳能电池的能量转化效率约为22%,能为飞机提供65千瓦的峰值功率。经过飞机制造团队的优化,24小时周期内可以输出15千瓦的稳定功率。

“‘阳光动力2号’的最高时速为140公里,与一般飞机时速相差甚远,看上去慢吞吞的。”王亚男说,但这架飞机为人类应用太阳能提供了可能性,“伟大的科技创新往往先证明可能性,之后才是完成实用性或经济性”。

飞行员面临生理心理挑战

“阳光动力2号”的驾驶仓只有3立方米,相当于一个电话亭大小,只能坐一名飞行员。两位飞行员只能你开一站我开一站地轮流驾机飞行。可每一站至少要连续飞行5天5夜,这对驾驶员生理和心理都是极大挑战。而驾驶员活动身体的唯一办法就是把座椅靠背往后倒,简单地伸伸懒腰动动腿。

为了这次飞行,驾驶员还进行了生理和心理的长期训练。比如通过练瑜伽和自我催眠术调节休息状态,一天24小时打盹不超过12次,一次不超过20分钟。要是一不小心睡过了,佩戴的护目镜会发出强烈闪光刺激飞行员,当睡着呼吸频率太低时,飞行服的震动装置就会启动,从而唤醒飞行员。(据中新社、新京报)

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