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全球首架环球飞行太阳能飞机背后的科技链能源科技

类别:能源科技 日期:2015-5-16 0:22:39 人气: 来源:

  飞机制造是一项集合工程,背后需要强大的产业链和研发作为支撑。“阳光动力2号”机翼长达72米,比波音747飞机还要长,但其重量仅相当于一辆家用SUV。机翼上安装17248片太阳能电池板,厚度仅135微米,但率达22.7%。

  如果要这个世界,还有什么比环球航行更让人印象深刻呢。

  3月31日,飞行员伯特朗皮卡尔和安德烈波许博格驾驶全球首架环球飞行太阳能飞机“阳光动力2号”飞抵山城重庆;三周后的4月21日,阳光动力2号降落在南京。

  “在之后不到一个月的时间里,我们要为阳光动力2号最长的一次飞行从南京到夏威夷足足五天五夜的飞越太平洋之旅做好准备。”安德烈波许博格表示。

  “阳光动力2号”完全依靠太阳能发电驱动,由一家团队历时12年制造。

  “作为飞行员我飞得还比较轻松,我们位于摩纳哥的控制中心团队的准备工作却充满了挑战。我们模拟了所有可能的飞行轨迹,来确保阳光动力2号能够尽快继续飞行”。

  由于“阳光动力2号”的机翼展开后长达72米,比波音747飞机还要长,但其飞机重量仅相当于一辆家用SUV,这使得其对气象条件要求极为严格。

  为实现飞行旅途的顺利,该团队及其合作机构开发了碳纤维、防水树脂等新材料,使用了高率的太阳能电池和直流电机。在一系列新材料、新科技的推动下,人类第一架太阳能飞机即将跨越太平洋。

  集纳新科技大成

  2015年3月,阳光动力2号从阿联酋阿布扎比起飞后,先后经停阿曼,印度艾哈迈达巴德、瓦拉那西,缅甸曼德勒,并于3月31日飞抵中国重庆,并降落在南京。按照计划,“阳光动力2号”将在南京停留一段时间,并在中国开展新能源宣传活动。随后飞机将从南京飞往美国夏威夷,这段旅程需要五天五夜。最后经美国和欧洲南部后返回阿布扎比,总航程将达3.5万公里,预计用时5个月。

  “阳光动力2号”之前,曾经有其第一代模型“阳光动力1号”,美国国家航空航天局和无人机公司AeroVironment研发的“太阳神号”等飞机进行过太阳能作为飞行动力的尝试。

  “阳光动力2号虽不是世界上第一架太阳能飞机,但却是第一架能够进行跨洋和跨飞行的太阳能飞机。”“阳光动力2号”飞行员、联合创始人安德烈波许博格表示。

  “阳光动力2号”能够进行环球航行的原因在于其研发、集成许多新材料。

  在机翼全部打开后,“阳光动力2号”的翼展可达72米,超过商用客机波音747的68.5米的宽度,但其重量却只有约2300公斤,与一辆家用SUV相当。在狭小的机舱内,两名飞行员将轮流驾驶,每次连续飞行5个昼夜,速度在每小时50到100公里之间。

  飞机制造是一项集合工程,“阳光动力2号”将空气动力学、材料学、电子制造、人机工程学等先进技术集成一体。其在72米长机翼上安装的17248片太阳能电池板,综合考虑能量、重量等因素。“阳光动力2号”的太阳能电池厚度仅135微米,相当于人的头发丝的厚度,但是率达22.7%,相比之下,一般家用电池板率为16%,卫星上的电池板率虽然高达30%,但又显太重了。

  在机身部分,“阳光动力2号”使用了碳纤维材料,承载能力高重量轻,其中一些碳纤维板材每平方米的重量从100克降低至仅有25克。

  为了减重,吊舱未配备增压和空调系统,而是通过舱体使用高绝缘硬质泡沫材料,温度在-40℃至70℃之间。为低于气温变化,飞机同时为飞行员配备特殊飞行服。

  “阳光动力2号”背后的科技链

  飞机制造是一项集合工程,背后需要强大的产业链和研发作为支撑。

  “阳光动力项目历时12年,中间离不开和的支持,但是大部分支持是由私人企业提供赞助合作”,驻华大使戴尚贤表示。

  “阳光动力2号”目前只能维持一名驾驶员,其机身上17248片单晶硅薄膜太阳能电池能产生最大70千瓦的功率,可以为四台单台功率13.5千瓦的电动机提供动力,目前尚不具备民用航空的可能性。

  虽然无法用于航空,但“阳光动力2号”的新材料和新技术开始应用。

  “目前飞机上使用的这些材料,都有着非常突出的机械表现和电力表现。我认为这些新的技术,这些新的发展都会在未来应用于不同的产业的升级换代”,参与“阳光动力2号”的ABB工程师Tamara表示。

  “比如说ABB的变频器节省的能源够1亿欧洲家庭使用,我们在荷兰有很多电动车的快速充电装置,在中国也和比亚迪合作开发电动汽车的移动充电装置,所有这些都在这个阳光动力的信息之下”,ABB集团副总裁MichaelPietig表示。

  事实上,“阳光动力2号”是式科技创新和产业链整合的典型案例。该飞机的可行性研究、设计和制造历时12年,耗资法郎。

  “阳光动力首先得到了企业的支持,之后找到的科研机构和的大学,得到技术上的支持,最后提供了外交上的支持”,戴尚贤说。

  他表示,投入几百万瑞郎,但是考虑到这是一个长达十二年的项目,除了的资金投入,还有大学的科研投入,大部分还是公司的支持。在这架飞机上的的研制上,提供了办公室、机库和测试场地,可行性研究是在洛桑联邦理工大学进行。此外,还有多家商业公司提供碳纤维复合材料、超轻薄层板技术、太阳能电池、高绝缘硬质泡沫和直流电机等设备。

  “阳光动力更多的是传达了一种信息,它向世界传达人类可以做超过今天我们已有的技术,超过传统的这些技术”,MichaelPietig表示,ABB会把“阳光动力2号”所应用的这些产品技术真正地落实到实处来推广,来放到我们的产品里面,从而实现了从一个梦想到一个具体的商业生产的过程。

关键词:能源科技
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