[工业之美]仅需太阳照耀 这架飞机便能在空中持续不断飞行

毫无疑问,飞机的问世是改变人类生活的一次伟大胜利。无论是莱特兄弟的飞行器,还是波音747客机,它们的升空都离不开驱动动力。但不管飞机引擎的设计多么高效,以化石燃料驱动飞机,总会有携带数量有限、污染环境等缺点。

当然,除了化石燃料外,还有另一种能源,它源源不断从天空落下,充足且绿色,这就是太阳能。

在1999年的热气球环球飞行中,由于燃料不足,瑞士精神病学医生、探险家伯特兰·皮卡德(Bertrand Piccard)萌生了用可再生能源进行飞行的想法。他联合了力学和热力学工程师、麦肯锡咨询师,同时也是战斗机飞行员的安德烈·博尔施博格(Andre Borschberg),在2003年11月发起了阳光动力(SOLAR IMPULSE)项目,探索使用非化石燃料飞行的可能性。

两人不仅说服了政府机构、国际组织以及多家跨国公司,为该项目筹集了1.7亿美元资金,还组建了超过90人的工程师团队来设计和制造飞机。

这个项目背后,还有提供创意、技术支持和财务支持的全球80多家大公司。这些公司来自航空、化工、电力、机械、制表等各行各业,包括索尔维(Solvay)、拜耳(Bayer)、SunPower、欧米茄(Omega)、ABB和施耐德(Schneider),甚至是丰田(Toyota)和谷歌(Google)。

经过七年研究,该团队制造出了阳光动力号飞机。2010年7月,以太阳能作为唯一驱动的阳光动力号完成了首次24小时不间断飞行。2012年5-6月,皮卡德和安德烈更是驾驶着阳光动力号完成了首次洲际飞行。

[工业之美]仅需太阳照耀 这架飞机便能在空中持续不断飞行跑道上的阳光动力号。图片来源:Solar Impulse

随后,该团队对阳光动力号进行升级,把新飞机命名为阳光动力二号。阳光动力二号也是世界上最大的太阳能飞机。它通过机翼上的太阳能电池板为4台电动机供电,长达72米的机翼上安装了约1.72万片太阳能电池板,为电池充满电能,以备夜间飞行使用。它和普通汽车的重量相当,翼展与大型客机相同。

[工业之美]仅需太阳照耀 这架飞机便能在空中持续不断飞行阳光动力二号图解。

阳光动力二号的太阳能电池由美国光伏企业SunPower提供,与普通家用太阳能电池转化率在18%左右不同,SunPower所提供的单晶硅薄膜太阳能转化率达到23%左右,对光能的利用率超过90%。为了给飞机减重,“阳光动力2号”上的太阳能电池板每块厚度只有135微米,相当于人类的一根发丝。

[工业之美]仅需太阳照耀 这架飞机便能在空中持续不断飞行阳光动力二号太阳能电池。图片来源:Solar Impulse

跨国化工集团索尔维(Solvay)研发了13种超轻材料和新技术,制造了6000多个部件,为阳光动力二号提供了太阳能电池板的UV聚酯防水薄膜、机身碳纤维蜂窝材料、锂电池聚能材料、驾驶舱材料等。其中,机身碳纤维蜂窝夹层材料每立方米仅重25克,密度是一张纸的1/3。

制表商欧米茄(Omega)除了为项目提供资金外,还为阳光动力二号研发了飞行仪表。在飞行员座位前的仪表,能显示飞机的飞行路径、平衡状态、电池充电情况等,方便飞行员实时掌握飞行状况。飞行员胳膊上佩戴的蜂鸣振动报警装置,可以在飞机出现不稳定状况时提醒飞行员。此外,欧米茄还与斯沃琪公司(Swatch)一起制造了着陆灯系统。

在对阳光动力二号进行试飞测试之后,皮卡德的团队随机开始了新的冒险:他们想通过一次环球飞行,证明用清洁能源为飞机供能是完全可实现的。

[工业之美]仅需太阳照耀 这架飞机便能在空中持续不断飞行夕阳下的阳光动力二号。图片来源:Solar Impulse

2015年1月,皮卡德团队在瑞士苏黎世宣布,阳光动力二号将从阿布扎比开始人类历史上的首次太阳能环球飞行。环球飞行的距离约3.5万公里,途径阿曼首都马斯喀特、印度的艾哈迈达巴德和瓦拉纳西、缅甸的曼德勒、中国的重庆和南京、美国的夏威夷、凤凰城和纽约,中途还会经停南欧和北非的部分城市,最终返回阿布扎比,行程大约需要25个飞行日。

[工业之美]仅需太阳照耀 这架飞机便能在空中持续不断飞行阳光动力二号环球飞行地图。图片来源:Solar Impulse

完全使用太阳能飞的阳光动力二号飞行速度为50公里-100公里/小时,皮卡德和安德烈将轮流负责在机舱内控制飞机。

2015年3月,阳光动力二号从阿联酋首都阿布扎比起飞开始环球之旅,途经阿曼、缅甸和中国。在重庆降落后,皮卡德对界面新闻表示,因为飞机的自重很轻,而且体积很大,气流更容易影响飞机的平稳性,比如说到重庆的这段航程,快要降落时,当时的风速比飞机的航速更快,飞机倒着飞了两个小时。

2015年5月31日,阳光动力二号离开中国,准备连续飞行6天6夜跨越太平洋,但因原定前往夏威夷的航路上气候条件恶化,被迫在日本名古屋机场降落。同月29日,阳光动力二号离开日本,并于7月3日到达夏威夷。

[工业之美]仅需太阳照耀 这架飞机便能在空中持续不断飞行飞行中的阳光动力二号。图片来源:Solar Impulse

虽然成功飞抵夏威夷,不过由于飞行中电池过热,最终导致太阳能电池不可逆的损坏,在夏威夷落地之后,阳光动力二号环球飞行计划被迫暂停。

此后,团队开始进行相关的检查和维修工作。在蛰伏9个月后,阳光动力二号终于在夏威夷当地时间4月21日6时16分起飞,并于当地时间4月23日上午11时45分成功降落在加州旧金山山景城,完成了横跨太平洋的旅途。

[工业之美]仅需太阳照耀 这架飞机便能在空中持续不断飞行阳光动力二号横跨太平洋。图片来源:Solar Impulse

这一次,坐在驾驶舱里的是皮卡德。他驾驶阳光动力二号连续飞行了62个小时,里程长达2717英里。在整个飞行过程中,由于飞机支持20分钟无人操作飞行,身为精神病学医生的皮卡德则通过自我催眠入睡,每天正常睡8个小时,但必须分为睡十次,每次20分钟。

[工业之美]仅需太阳照耀 这架飞机便能在空中持续不断飞行阳光动力二号在旧金山山景城上空。图片来源:Solar Impulse


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