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太阳能飞机储能是难题

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2010-9-14
  全球第一架可以昼夜飞行的太阳能飞机“阳光动力”,近日成功完成首次试飞。计划2012年由中国开始它的环球之旅。今年世博会期间,它的模型还将在中国馆、瑞士馆、比利时—欧盟馆3个场馆同时亮相。“阳光动力”首席执行官安德烈·博尔施博格表示,由于长达14个小时是需要使用电池飞行的,因此储能是最大技术难题。

  重量仅相当于家用汽车

  这架太阳能飞机耗资1亿美元,合作伙伴来自7个国家,凝聚了最新科技成果。机身由超轻碳纤维复合材料制成,翼展长达63.4米,堪比一架波音747-400。然而,拥有如此大翅膀的飞机,即使包括飞行员在内,其重量仅相当于一辆普通家用汽车,只需两个成年人便可将其骨架抬起。

  每平方米的太阳能板经过损耗后提供的能量只有30W,仅能提供一个电灯泡的电力。“阳光动力”飞机有200平方米太阳能板,也就相当于一颗挂着200个电灯泡的圣诞树,和一辆电动摩托车电力相当。这些电力不仅要维持飞机起飞,还要保证在夜晚的飞行,技术难度极高。

  真正实现昼夜飞行

  白天,“阳光动力”可以上升到9000米的高空,以平均每小时70公里的速度飞行,再将多余的太阳能电力储存到高性能蓄电池中。到了晚上,重达400公斤的聚合锂电池把白天的太阳能转换成电能,可供飞机夜间持续飞行8小时。由于碳纤维复合材料具备耐热性高的优点,飞行员可将白天飞行高度保持在8500到9000米之间,从而达到最佳的空气动力学效率和太阳能利用率。到了晚上,飞行高度逐渐降至1500米左右,也可以减少耗电量,日出之后,飞机才重新回到高空进行“充电”。

  “阳光动力”宽阔的机翼上装有11628块太阳能电池板,能为4台发动机提供充足的动力,每台发动机的最大功率为10马力。

  14个小时使用电池

  为了提高安全系数,项目小组为飞行员提供了一系列高科技装备。例如专用的智能马甲不仅具备防寒功能,而且与导航设备相连。一旦飞机与预定航向偏离5度以上,马甲便会发出强力脉冲以唤醒沉睡中的飞行员。此外,电池组表面的保温层可以阻止热量散失,从而确保蓄电装置在8500米高空、零下40摄氏度的恶劣环境中维持正常运行。

  “阳光动力”首席执行官安德烈·博尔施博格透露,当前飞机使用的光伏面板,转换效率大约为20%,飞机必须飞到9000米的高空才能吸取足够的光热。如果进行环球飞行,正处于北半球夏天,日照时间更长,但由于太阳升降期间与地平线形成的角度偏低,光伏面板其实无法在整个白天都吸取到光热。“有长达14个小时是需要使用电池储能飞行的,若电池有问题或储能不足,飞机不排除坠毁的可能。”因此,即使在2012年实现环球飞行,要真正令太阳能飞机商用化,还是前路漫漫。要么太阳能电池得到新的发展,使得动力得到增加;要么改造所有机场保证其起降。这或许才是飞机作为太阳能应用的终极挑战。

  环球飞行将从中国始发

  根据目前的计划,2012年“阳光动力”将从中国开始其环球之旅,随后是日本、美国和欧洲。具体的飞行路线和时间并未最终确定。太阳能飞机的飞行受天气影响很大。“飞机必须向着太阳飞翔,避免大风、大雾甚至下雨的天气。”安德烈·博尔施博格表示,“阳光动力”背后的专家团队中还有资深的气象专家,专为飞行预测天气情况。

  与目前大多数太阳能飞机都是无人机不同,“阳光动力”能够容纳1名飞行员。尽管只有1个人,但这比无人机要难得多,是一个重大的突破。2012年进行环球旅行时,新飞机有望安排两个座位。

  至于太阳能飞机何时能像商用客机一样搭乘许多旅客,现在还未可知。专家表示,“新能源究竟何时能够替代航空燃料,目前还没有确定的时间表。”
Tags:太阳能,飞机,工作原理  
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