來自瑞士的兩位飛行員貝特朗-皮卡爾、安德烈-波許博格,正在駕駛著一架完全由太陽能驅(qū)動的飛機“陽光動力2號”進行著環(huán)球旅行。整個旅程溫差極大,從-41攝氏度~50攝氏度,飛行高度也有9000米,超越珠穆朗瑪峰。
是什么保障他們安全飛行?這就要把目光投向飛機的材料,比如光伏電池、碳纖維及其他新型材料。
光伏電池遍布全身
該飛機的最大亮點在于17248塊光伏電池直接平鋪在了機翼上。據(jù)光伏行業(yè)人士透露,電池來自美國Sunpower公司,并沒有采用國內(nèi)的技術(shù),而這批電池的轉(zhuǎn)換效率竟可以達到23%。
由于飛機翼展要比波音747大型噴氣式客機更長,因此也能讓電池發(fā)揮最大優(yōu)勢,與電池相匹配的是四臺17.5馬力的電動機,可達到97%的效率,最高時速可達143公里。
此外,飛機上還載有633千克的鋰電池,飛機在白天儲存足夠多的能量并將之轉(zhuǎn)換出來,為鋰電池所用。而這批鋰電池為超輕薄款,每一塊相當于一根頭發(fā)絲。盡管電池有相當多的能量,但為了減輕電池的發(fā)電負擔,夜間飛行時,飛行員會將時速控制在50~70公里。
電池挑戰(zhàn)大
早在2010年4月7日,“陽光動力1號”飛機就已有過類似的試驗,但飛行距離相比此次旅程要短很多。此后,經(jīng)過多次飛行測試,并實現(xiàn)從東海岸到西海岸的試駕之后,兩位飛行員再次挑戰(zhàn)極限,進行著前無古人的環(huán)球旅行。
“陽光動力1號”的飛機上,電池總安裝量為11628塊,其中主機翼是10748塊,飛機尾部的平衡軸上也有880塊。與新一代的飛機一樣,每塊電池板也相當輕薄,并且會將部分能量轉(zhuǎn)給夜用電池。
“一架飛機完全不用燃油,而是用電池作為動力,挑戰(zhàn)非常大,”一位光伏企業(yè)內(nèi)部技術(shù)人士向《第一財經(jīng)日報》記者表示,飛機很窄,且只能容納幾個人,不可能讓人帶很多材料進入機艙,一旦動力不足,在天空中臨時尋找替代性的能源就較困難,因此工作人員需對電池的效用、安全性、抗壓力、抗腐蝕性、遭受惡劣天氣的突然破壞等都要做詳盡的預測及考量,這些都相當關鍵。
與“陽光動力1號”一樣,新一代飛機的電力系統(tǒng)主要包括電機、螺旋槳、能量管理系統(tǒng)及減速器等等。ABB公司內(nèi)部管理層也告訴本報記者,考慮到新一代的陽光動力飛機運行需要更好的機械保障,ABB也有三位工程師加入了該團隊,他們負責提升飛機地面運行效率、測試飛機的充電電池及電力系統(tǒng)、一旦出事故還可以及時幫助和協(xié)調(diào)其他部門來緊急處理。
名為“SUNSEEKER”的太陽能飛機
飛機動力配備及材料先進
雖然兩代飛機隔了將近5年時間,但飛機的機體仍然沒有太大變化,都是選用重量極輕、承載能力強的材料,其中既有碳纖維,也有泡沫等。
飛機的前緣、后緣都使用的碳纖維材料,其承載能力也比一般材料更好。飛機的艙體則使用的是保溫隔熱材料。
拜耳集團一位管理層說道,其保溫隔熱的性能超出現(xiàn)有國際標準的10%,“好的保溫材料可承受巨大的溫差變化,使得飛行員在艙內(nèi)更加舒適,因為整個旅行需要克服的溫差大約近100攝氏度。”他還說,駕駛艙殼體的部分材料使用的聚氨酯泡沫,在門鎖和舷窗的設計上,飛機則使用了聚氨酯復合材料,“盡管駕駛艙體比第一架的原型機大很多,但其重量的增加卻微乎其微。”他還提到,駕駛艙外部也有部分聚氨酯泡沫被用于電池隔熱,同時機身上還附有銀色涂層的原材料,該涂層可以保護太陽能電池,其曾用于電動汽車。