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扩大绿色飞行的可能性

2013年03月13日 08:10  尊翔JET Asia-Pacific

  自从瑞士联邦科技学院在2003年首次提出以太阳能为动力飞行的概念起,近年来绿色航空持续发展,人们兴趣不断增加,公务机制造商开始把目光瞄准“太阳驱动号”飞机项目的开发。拥有包括德意志银行,欧米茄,丰田汽车以及享誉公务航空领域的法国达索等众多知名合作伙伴的瑞士联邦科技学院开始了以太阳能为动力的飞机的研究活动,以增强人们对清洁能源燃料来源的兴趣以及信心。

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   事实证明,“阳光驱动号”飞机项目已经成为绿色飞行的先驱,并且计划在未来的几年里实现百分百太阳能驱动环球航行,为清洁能源的使用建立新标杆。

  “太阳驱动号”飞机项目由Bernard Piccard与瑞士商人André Borschberg牵头。Piccard手握瑞士联邦科技学院的一份可行性研究,于2003年启动该项目。而后在2009年,该项目的首架样机——HB-SIA实现了首航。此次短途飞行测试的目的很简单,旨在相同的跑道上按照特定的速度实现起飞以及着陆,并且保证在此速度下,飞行员可测试其可控性以及感受其飞行特征。飞机的表现都与设计者的预期完全相符,自此完成研发设计阶段,顺利进入飞行测试阶段,包括对飞机样机进行长达两年之久的一系列载人飞行测试。2010年,HB-SIA实现了世界上首次载人太阳能动力飞机彻夜飞行。在长达26个小时的航行中,HB-SIA的最大飞行高度达到8,700米,成为史上太阳能动力飞机载人时间最长以及高度最高的飞行。

  正如设计者的初衷,HB-SIA树立了无数绿色飞行史上的里程碑。尽管采用常压驾驶舱,HB-SIA创造了载人太阳能动力飞机的飞行高度与距离的纪录,并且实现了多次国际飞行。为了制造HB-SIA,“太阳驱动号”飞机项目团队必须不断打破在材料科学以及能源管理方面现有知识的限制。飞机四个电动马达默默推动每一次起飞,同时启发该团队思考如何进一步推动新能源技术的应用,以摆脱对化石能源的依赖。

  HB-SIA的机翼都装备了装载有锂聚合物电池的四个短舱,并且配备了一个10马力的马达和一个双叶螺旋桨。一个专门定制的碳纤维蜂窝夹层结构使机翼异常轻盈。设置在机翼上的11,628个光伏电池不仅能为飞机在白天飞行提供电力,而且还能为夜晚飞行蓄电,理论上可使飞机保持无限期飞行。然而,主要的设计制约在于锂聚合物电池的容量。在一个24小时的周期内,锂电池的容量使得发动机功率限制在平均8马力(6千万)左右的水平。这大概相当于莱特兄弟在1903年所使用的功率。

  第二个“太阳驱动号”项目推出的飞机HB-SIB计划在2013年完成。装备了更大的加压驾驶舱以及先进的航电设备,HIB-SIB可实现横贯大陆和跨洋飞行。氧气补充系统以及环境支持系统将使载人飞机足以进行12,000米高空巡航。其80米的翼展比空中客车A380的翼展稍微宽大,但是比起500吨重的A380,HB-SIB的碳纤维结构使其重量如同汽车,非常轻便。

  原计划HB-SIB在2014年进行长约20到25天的环球航行,但在静态测试阶段发现主翼梁结构性故障,计划很有可能推迟到2015年。届时,HB-SIB将在赤道附近环绕地球飞行。途中将设置五个站点,以便更换飞行员。为减轻飞机重量,提高电池效率的努力仍在不断进行中。希望在不远的将来,太阳能动力双座飞机能够实现中途不停机的环球航行。

  每小时70公里的巡航速度并非太阳能动力飞机的最大亮点。实际上,HB-SIA在2011年的首次国际飞行平均速度达到了50公里/小时,并且要求中空操作,以免影响速度更快的飞机在其周围飞行。但是,如果太过聚焦于太阳能动力的现有制约,就会错过整个项目的重点,亦即推动并非仅限于航空的环保实践。随着项目的跨越式发展,人们对待交通工具以及能源的睿智使用态度不失为一次革命性变化,将太阳能动力视为里程碑乃是情理之中。航空一直都是进步与创新的代名词。而当今世界面临着严峻的挑战,“太阳驱动号”飞机项目能否继续突破那些曾经看似人类活动无法逾越的限制,推动航空事业发展,我们翘首以待。

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