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科技日历|“太阳挑战者号”飞过英吉利海峡 成为第一架可载人的太阳能飞机!

分类:行业新闻 作者: 来源: 发布:2019-07-08 09:22
  

飞行自古以来都是人类的梦想,而各种各样的飞行器就是实现人类梦想的翅膀。利用太阳能这种低碳环保的能源实现飞行,更是让人向往。

1981年7月7日,美国人史蒂夫·普塔塞克驾驶世界上第一架以太阳能为动力的飞机——“太阳挑战者”号飞过英吉利海峡。它是第一架可载人的太阳能飞机。

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(图源:NASA)

“太阳挑战者”号从巴黎西北部的科迈伊森·维克辛起飞,以平均每小时30英里的速度、1.1万英尺的飞行高度,完成了全长165英里的旅行,最后在英国东南海岸的曼斯顿皇家空军基地着陆。

保罗·麦克里迪是该飞机动力装置的设计者,他还曾建造第一架人力发动的飞机越过海峡。这架“太阳挑战者”号重210磅,由安装在机翼的1.6万个阻挡层太阳能光电池发动,这些电池把光能转变为电能以推动2.7马力发动机运转。以前这架飞机曾几次试图飞过海峡都未成功,此次借助极好的夏日阳光终于达到目的地。

而继“太阳挑战者”号之后,1998年11月10日,由瓦伊伦门特航空公司研制的太阳能无人机“百人队长”号在爱德华兹空军基地首飞成功,历时1小时22分钟。该机的最大特点是翼展很长,为62.79米。

在2002年,将继续增大“百人队长”号的机翼面积,以进一步增加太阳能电池的能量,从而使飞机具有能在18300米以上高空滞留4天的飞行能力。

计划最终把“百人队长”号的机翼加长到了76.2米,使该机在2004年能具有在高空连续几个月滞空飞行的能力。这样它就可以围绕地球连续飞行,可方便地对某一地区进行长期观察。

最著名的太阳能飞机,其中之一则要数AeroVironment公司为NASA的环境研究机和传感器技术计划研制的“太阳神号”无人机。“太阳神”号耗资约1500万美元,整架飞机仅重5 90公斤,比小型汽车还要轻。“太阳神”在外形方面的最大特点就是有两个很宽的机翼,其机身长2.4米,而活动机翼全面伸展时却达75米,连波音747飞机也望尘莫及。2001年,研究人员预计“太阳神”号最高可飞到30000米高空,超出喷气式客机飞行高度3倍多。不幸的是,2003年6月26日,“太阳神”在试飞时突然空中解体,坠入夏威夷考艾岛附近海域。

到了2005年初,科学家们建造和测试了“天空使者号”首台原型机,通过手动发射,该原型机在地球上空持续飞行了5小时。它是苏黎世瑞士联邦理工学院和欧洲宇航局合作设计的一款太阳能驱动火星研究飞行器。研究者相信随着技术的进步,在10年至20年内“天空使者号”将能够抵达火星内轨道。

2006年8月,英国科学家研制的全球首架太阳能无人侦察机——“西风”(Zephyr)号试飞成功。该机采用全球定位系统导航,最大飞行高度可以达到40000米。它依靠太阳能电池提供动力,可持续飞行3个月之久,对目标实施长时间的高密度监控。

2007-2008年前后,科学家将制出一架机翼翼展60米的“太阳脉动”号样机,进行短距离夜间飞行。 2016年4月,在56小时的无间断飞行后,“太阳脉动二号”完成飞越太平洋之旅。

2014年,罗马尼亚研发高性能太阳能无人机——“空中灵云”。在无人机家族中,“空中灵云”属于体型较大的,它具有16米的翼展,适合在18公里高空的平流层飞行。它由电动机驱动,内置电池可用7小时,太阳能电池可用3天。“空中灵云”可载荷30公斤,如航空摄影和监视设备、科学仪器或执行其他任务需要的设备,包括备用的电池舱等。

2015年2月26日,阿联酋首都阿布扎比,全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”在阿联酋首都阿布扎比上空飞行,为将于2015年3月开始的环球飞行做准备。在经过118小时不间断飞行后,于当地时间2015年7月3日5时51分降落在美国夏威夷檀香山机场。阳光动力2号创造了3项世界纪录:太阳能飞机最长时间不间断飞行、最长时间单人驾驶飞行和最远距离太阳能动力飞行。

太阳能飞机作为航空技术与新能源技术相结合的产物,是人类技术能力进步的标志,也是人类追求能源清洁化的产物。

回顾最初,1974年11月4日,世界上第一架太阳能飞机Sunrise I在4096块太阳电池的驱动下缓缓地离开了地面,这次成功的飞行标志着太阳能飞行时代的来临。此后的二十几年中,由于相关技术的落后,太阳能飞机发展缓慢。直到20世纪末,随着太阳电池效率、二次电源能量密度的提高,以及微电子技术、新材料技术等的发展,太阳能飞机终于驶上了飞速发展的快车道。

太阳能飞机没有发动机的轰鸣,不会有噪声和燃烧污染,而且飞行平稳、舒适,是一种十分有前途的新机种。但是它也有许多缺点,例如,太阳能电池目前还十分昂贵,飞机成本高;太阳能电池的效率还较低,产生的电能有限,而且在夜晚和天阴时就无法工作。所以,太阳能飞机要进入实用阶段,还得解决许多难题。由于太阳能飞机具有众多优势,许多国家都在进行相关技术的研究。从太阳能飞机发展的现状看,其技术特点是较为明显的,主要体现在机体平台、能源系统和推进系统三个方面。

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