太陽(yáng)能飛機(jī)儲(chǔ)能是難題(圖)
世界首架太陽(yáng)能飛機(jī)
全球第一架可以晝夜飛行的太陽(yáng)能飛機(jī)“陽(yáng)光動(dòng)力”，近日成功完成首次試飛。計(jì)劃2012年由中國(guó)開始它的環(huán)球之旅。今年世博會(huì)期間，它的模型還將在中國(guó)館、瑞士館、比利時(shí)—?dú)W盟館3個(gè)場(chǎng)館同時(shí)亮相。“陽(yáng)光動(dòng)力”首席執(zhí)行官安德烈·博爾施博格表示，由于長(zhǎng)達(dá)14個(gè)小時(shí)是需要使用電池飛行的，因此儲(chǔ)能是最大技術(shù)難題。
重量?jī)H相當(dāng)于家用汽車
這架太陽(yáng)能飛機(jī)耗資1億美元，合作伙伴來自7個(gè)國(guó)家，凝聚了最新科技成果。機(jī)身由超輕碳纖維復(fù)合材料制成，翼展長(zhǎng)達(dá)63.4米，堪比一架波音747-400。然而，擁有如此大翅膀的飛機(jī)，即使包括飛行員在內(nèi)，其重量?jī)H相當(dāng)于一輛普通家用汽車，只需兩個(gè)成年人便可將其骨架抬起。
每平方米的太陽(yáng)能板經(jīng)過損耗后提供的能量只有30W，僅能提供一個(gè)電燈泡的電力?！瓣?yáng)光動(dòng)力”飛機(jī)有200平方米太陽(yáng)能板，也就相當(dāng)于一顆掛著200個(gè)電燈泡的圣誕樹，和一輛電動(dòng)摩托車電力相當(dāng)。這些電力不僅要維持飛機(jī)起飛，還要保證在夜晚的飛行，技術(shù)難度極高。
真正實(shí)現(xiàn)晝夜飛行
白天，“陽(yáng)光動(dòng)力”可以上升到9000米的高空，以平均每小時(shí)70公里的速度飛行，再將多余的太陽(yáng)能電力儲(chǔ)存到高性能蓄電池中。到了晚上，重達(dá)400公斤的聚合鋰電池把白天的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，可供飛機(jī)夜間持續(xù)飛行8小時(shí)。由于碳纖維復(fù)合材料具備耐熱性高的優(yōu)點(diǎn)，飛行員可將白天飛行高度保持在8500到9000米之間，從而達(dá)到最佳的空氣動(dòng)力學(xué)效率和太陽(yáng)能利用率。到了晚上，飛行高度逐漸降至1500米左右，也可以減少耗電量，日出之后，飛機(jī)才重新回到高空進(jìn)行“充電”。
“陽(yáng)光動(dòng)力”寬闊的機(jī)翼上裝有11628塊太陽(yáng)能電池板，能為4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)提供充足的動(dòng)力，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為10馬力。
14個(gè)小時(shí)使用電池
為了提高安全系數(shù)，項(xiàng)目小組為飛行員提供了一系列高科技裝備。例如專用的智能馬甲不僅具備防寒功能，而且與導(dǎo)航設(shè)備相連。一旦飛機(jī)與預(yù)定航向偏離5度以上，馬甲便會(huì)發(fā)出強(qiáng)力脈沖以喚醒沉睡中的飛行員。此外，電池組表面的保溫層可以阻止熱量散失，從而確保蓄電裝置在8500米高空、零下40攝氏度的惡劣環(huán)境中維持正常運(yùn)行。
“陽(yáng)光動(dòng)力”首席執(zhí)行官安德烈·博爾施博格透露，當(dāng)前飛機(jī)使用的光伏面板，轉(zhuǎn)換效率大約為20%，飛機(jī)必須飛到9000米的高空才能吸取足夠的光熱。如果進(jìn)行環(huán)球飛行，正處于北半球夏天，日照時(shí)間更長(zhǎng)，但由于太陽(yáng)升降期間與地平線形成的角度偏低，光伏面板其實(shí)無法在整個(gè)白天都吸取到光熱?！坝虚L(zhǎng)達(dá)14個(gè)小時(shí)是需要使用電池儲(chǔ)能飛行的，若電池有問題或儲(chǔ)能不足，飛機(jī)不排除墜毀的可能?！币虼耍词乖?012年實(shí)現(xiàn)環(huán)球飛行，要真正令太陽(yáng)能飛機(jī)商用化，還是前路漫漫。要么太陽(yáng)能電池得到新的發(fā)展，使得動(dòng)力得到增加；要么改造所有機(jī)場(chǎng)保證其起降。這或許才是飛機(jī)作為太陽(yáng)能應(yīng)用的終極挑戰(zhàn)。
環(huán)球飛行將從中國(guó)始發(fā)
根據(jù)目前的計(jì)劃，2012年“陽(yáng)光動(dòng)力”將從中國(guó)開始其環(huán)球之旅，隨后是日本、美國(guó)和歐洲。具體的飛行路線和時(shí)間并未最終確定。太陽(yáng)能飛機(jī)的飛行受天氣影響很大?！帮w機(jī)必須向著太陽(yáng)飛翔，避免大風(fēng)、大霧甚至下雨的天氣?！卑驳铝摇げ柺┎└癖硎荆瓣?yáng)光動(dòng)力”背后的專家團(tuán)隊(duì)中還有資深的氣象專家，專為飛行預(yù)測(cè)天氣情況。
與目前大多數(shù)太陽(yáng)能飛機(jī)都是無人機(jī)不同，“陽(yáng)光動(dòng)力”能夠容納1名飛行員。盡管只有1個(gè)人，但這比無人機(jī)要難得多，是一個(gè)重大的突破。2012年進(jìn)行環(huán)球旅行時(shí)，新飛機(jī)有望安排兩個(gè)座位。
至于太陽(yáng)能飛機(jī)何時(shí)能像商用客機(jī)一樣搭乘許多旅客，現(xiàn)在還未可知。專家表示，“新能源究竟何時(shí)能夠替代航空燃料，目前還沒有確定的時(shí)間表。”