Самолет на солнечных батареях

Когда мы говорим солнечная энергия, мы подразумеваем преобразование энергии фотонов в электроэнергию, с помощью солнечных батарей или панелей. Применение новейших технологий и повсеместное использование этих батарей улучшает экологическую обстановку на земле. Также Солнечная энергия является возобновляемым видом топлива, что очень важно при возрастающих в геометрической прогрессии потребностях людей и неминуемом исчерпании сжигаемых ископаемых.

Изобретение новых легких солнечных батарей, и сверхпрочных легких материалов позволило создать солнечный самолет, который может летать как обычный самолет, только без заправок горючего, за счет электричества, вырабатываемого лучами солнца. Принцип работы прост, днем он летает и заряжает батареи, а ночью использует эту энергию, т.е. он может летать круглосуточно. Бывают как пилотируемые так и не пилотируемые самолеты. По оценкам специалистов ABI Research рынок только беспилотных летательных аппаратов составит $8,4 млрд. к 2019г.

Область применения вечно летающих беспилотных аппаратов огромна, ведь они заменят дорогие спутники, их даже называют атмосферными спутниками. Их можно применять для ретрансляции сигнала связи, наблюдение за землей и атмосферой, распространением интернета в труднодоступных местах и т.д. Пилотируемые солнечные самолеты – это, прежде всего экологически чистый транспорт.

Несколько компаний ведут разработку солнечных самолетов, какие-то успешно, какие-то нет. Далее представлены лучшие в этой отрасли:

1. Солнечные беспилотники Solara 50 и Solara 60 от Google (Titan Aerospace)(Solar – солнечный)

Google приобрел компанию Titan Aerospace в апреле 2014 года. Titan Aerospace спроектировала аппараты Solara 50 и Solara 60, способных совершать автономные полеты, продолжительность которых должна превышать 5 лет.

Характеристики Solara 60:

  • размах крыльев — 60 м
  • скорость — 105 км/ч
  • энергетика — 3000 сотовых ячеек, обеспечивающих мощность 7 кВт
  • тип запуска — с катапульты
  • высота полета — 20 км

Google предполагал с помощью беспилотников раздавать интернет всему миру, используя сеть стандарта 5G, со скоростью до 10 гигабит в секунду. Но вначале 2017г отказался от них в пользу проекта Loon — стратостаты, с раздачей интернета по стандарту LTE.

2. Беспилотник Aquila на солнечных батареях от Facebook (проект Ascenta)

Facebook в марте 2014 года приобрел компанию Ascenta (Англия). Ascenta в 2016г сконструировала беспилотник Aquila. При испытаниях беспилотника длительность полета составила всего 106 минут на высоте 1 км, испытания прошли успешно.

  • размах крыльев – 28 м
  • вес — 453 кг
  • высоты использования — 15 км
  • время полета без подзарядки — 3 месяца (106 мин)
  • минимальная скорость полета — 40 км/ч

3. Сова – беспилотник России от Тайбер

В России прошли испытания атмосферного спутника Сова. После определенных доработок и успешных повторных испытаний, Сова будет принята на вооружение Российской армии.

Аппарат автоматически поддерживает форму крыла. Крыло, длиною 28 м, может изгибаться от порывов ветра, но не ломаться. Это возвращаемая платформа, обслуживаемая. Испытания начались 30 июня 2016 года на высоте 15-20 км. Как ожидается, аппарат может провести в воздухе более 30 дней в беспосадочном полете.

4. Солнечный самолет «Зефир» (Zephyr Solar Plane) от Airbus/QinetiQ

Airbus в 2013 году приобрела у QinetiQ (Англия) активы проекта Zephyr. Zephyr – солнечный беспилотник, побивший в 2010 году несколько мировых рекордов: самый длительный полет — свыше 336 часов; самая большая высота 18,805 км. Он может летать в экстремальных погодных условиях – от -40 С 0 до +75 С 0

На данный момент, компания разрабатывает 8 версию беспилотника, и хочет как можно быстрее выпустить на рынок, как альтернативу спутникам. Также эти беспилотники приобретает Минобороны Великобритании.

Читайте также:  Садовый дизайн для начинающих

Характеристики Zephyr 8:

  • размах крыльев — 28 м
  • потолок высоты — 21 км
  • скорость — 55 км/ч
  • полезная нагрузка — 5-10 кг
  • вес — 60 кг

5. Электросамолеты Elektra One Solar и Elektra Two от немецкой фирмы PC-Aero

Немецкая фирма PC-Aero выпустила в серийное производство пилотируемый электросамолет Elektra One Solar стоимостью 145000$. Солнечные батареи на поверхности крыла обеспечивают около половины энергии для полета.

  • размах крыльев — 11 м
  • вес самолета — 200 кг
  • литий – ионные аккумуляторы
  • крейсерская скорость – 140 км/ч
  • число мест — 1 место
  • радиус действия — 1000 км
  • полезная нагрузка — 100 кг

Также фирма выпускает Elektra Two с характеристиками:

  • число мест — 1 место
  • радиус действия — 2000 км
  • крейсерская скорость – 80 км/ч
  • размах крыла – 17 м
  • полезная нагрузка — 150 кг

Приобрести их можно на официальном сайте aeroexpo.com.

6. NASA Helios — это беспилотник на солнечных батареях

Модель NASA Helios предназначенная для полетов на высотах до 30 км. Длительность полета около суток. В 2001 году Helios поднялся на высоту 29.5 км и пробыл там 40 минут. 26 июня 2003 года разбился первый и последний экземпляр беспилотника.

7. Солнечный импульс (The Solar Impulse) и Solar Impulse 2

Швейцарская компания выпустила первый пилотируемый самолет HB-SIA(Solar Impulse), который летает только за счет энергии солнца, которую получает за счет солнечных панелей и накапливает в батареях.

  • высота полета — 8500 м
  • максимальная взлётная масса — 2000 кг
  • номинальная масса — 1600 кг
  • крейсерская скорость — 70 км/ч
  • размах крыла — 63,40 м
  • аккумуляторы — Li-Po

Solar Impulse 2 или HB-SIB, предназначен для демонстрации возможностей альтернативной энергетики. Совершил множество кругосветных беспосадочных полетов, самый долгий полет длился 118 часов.

  • высота полета — 8500 м
  • максимальная взлётная масса — 2300 кг
  • крейсерская скорость — 140 км/ч
  • размах крыла — 72 м

8. Солнечный Атлантик (Atlantik Solar)

Компания Atlantik Solar разрабатывает одноименный солнечный беспилотник. В 2015 году в ходе тестирования был установлен рекорд – 81 час полета.

  • размах крыльев — 5.6 м
  • масса — 6.3 кг
  • аккумуляторы — Li-Ion
  • полезная нагрузка — цифровая HD-камера, передача картинок в реальном времени
  • продолжительность полета — до 10 дней

9. Молчаливый сокол (Silent Falcon) от Silent Falcon UAS Technologies

Bye Engineering совместно с Silent Falcon UAS Technologies разработала дрон Silent Falcon. Это беспилотник на солнечных батареях, запускается с катапульты, приземляется на парашюте. Бесшумен при полете выше 100 м. Активно внедряется как у военных, так и в гражданский сектор.

  • размах крыльев — 4.4 м
  • длина – 1.9 м
  • вес — 13.5 кг
  • продолжительность полета – 5 — 7 часов
  • фотоэлектрическая батарея — тонкопленочная Ascent Solar
  • аккумуляторная батарея — Li-Ion
  • дальность полета — до 100 км
  • крейсерская скорость — 70 км/ч
  • максимальная высота полёта — 6000 м

Приобрести его можно на официальном сайте silentfalconuas.com, но он является объектом Государственного департамента США Международного регулирования торговли оружием.

10. Стратосферный самолет на солнечных батареях SolarStratos

Это первый в мире полноценный двухместный стратосферный самолет, предназначен для полетов на большой высоте 25 км и выше. Но из-за погони за снижением веса летчики летят в скафандрах, и без парашюта. Скафандры выбрали российские «Сокол». Отсутствие парашюта требует тщательной проверки безопасности полета, что тормозит испытания.

  • длина – 8,5 м
  • размах крыльев – 24,9 м
  • вес – 450 кг
  • запас автономности – более 24 часов

Еще есть много разных фирм и моделей, но это лучшие.

Если Вам понравилась эта статья, то расскажите о ней друзьям через социальные сети! Нажмите соответствующую кнопку!

Один комментарий на статью «10 солнечных самолетов»

Вы пишите, что «Совершил множество кругосветных беспосадочных полетов, самый долгий полет длился 118 часов. Крейсерская скорость 140км в час» Но длина экватора 40 000км. По арифметике не получаются кругосветные полёты, ни одного не получается.

Solar Impulsе

Прототип HB-SIA
Тип Электрический самолёт
Производитель Solar Impulse
Первый полёт 3 декабря 2009 года
Годы производства 2009 —
Единиц произведено 2
Стоимость программы разработки 170 миллионов $
Медиафайлы на Викискладе

Solar Impulsе (регистрационный номер прототипа HB-SIA) — швейцарский проект по созданию самолёта, использующего исключительно энергию солнца (солнечные батареи).

Первый в мире пилотируемый самолет, способный летать за счёт энергии Солнца неограниченно долго, запасая энергию в аккумуляторных батареях и набирая высоту днем.

Читайте также:  Ремонт квартир в панельном доме фото

Разработан компанией Solar Impulse, имеет размах крыла, сравнимый с Airbus A340 (63 метра), массу — 1600 кг. Крейсерская скорость — 70 км/ч. Прототип летательного аппарата, предназначенного для кругосветного перелёта и пропаганды альтернативной энергетики. Представлен публике 26 июня 2009 года швейцарским аэронавтом Бертраном Пикаром. Первый полёт совершил 3 декабря 2009 года. Испытания прошли на авиабазе Дюбендорф.

Солнечные батареи вырабатывают электроэнергию, которая используется для питания 4 электродвигателей и зарядки аккумуляторов.

Содержание

Технические данные прототипа HB-SIA [ править | править код ]

Технические характеристики

  • Экипаж: 1
  • Длина: 21,85 м
  • Размах крыла: 63,4 м
  • Высота: 6,4 м
  • Площадь крыла: 200 м²
  • Масса пустого: 1600 кг
  • Нормальная взлётная масса: 2000 кг
  • Силовая установка: 4 × ЭД
  • Мощность двигателей: 4 × 10 л.с

Лётные характеристики

  • Крейсерская скорость: 70 км/ч
  • Практический потолок: 8500 м

Первый полет продолжительностью 26 часов [ править | править код ]

7-8 июля 2010 года прототип HB-SIA совершил первый 26-часовый полет [2] . Самолёт, пилотируемый швейцарцем Андре Боршбергом [en] , поднялся в воздух в 6:51 утра (UTC +2) с аэродрома в Пайерне [en] (Швейцария). Он вернулся на аэродром на следующее утро в 9:00 утра по местному времени [3] . Максимальная высота полёта — 8700 м, рекорд для пилотируемых летательных аппаратов на солнечных батареях. Установлен также мировой рекорд продолжительности пилотируемого полета для летательных аппаратов на солнечных батареях — 26 часов. 12 тысяч солнечных батарей заряжают аккумуляторные батареи в течение дня, этой энергии хватает на полёт ночью, поэтому одноместный самолет теоретически может находиться в воздухе сколь угодно долго. Кроме энергии, запасенной в аккумуляторах, самолет для выполнения полета в ночное время использует набранную в течение дня высоту.

HB-SIB (Solar Impulse 2) [ править | править код ]

HB-SIB — швейцарский регистрационный код второго самолета Solar Impulse. Официальная презентация самолета состоялась 9 марта 2014 года на аэродроме города Пайерн в Швейцарии. Для трансконтинентальных и трансокеанских перелетов установлено более совершенное навигационное оборудование и обеспечено поддержание постоянного давления в салоне. Сам салон существенно увеличен по объёму по сравнению с первым самолетом для обеспечения комфортного длительного пребывания пилота на борту. Полностью переработана конструкция и эргономика пилотского кресла, спинка которого переводится в горизонтальное положение и позволяет спать прямо на борту [4] . Размах крыла HB-SIB — 72 метра, ненамного меньше, чем у Airbus A380, самого большого пассажирского самолета в мире, а общий вес 2300 кг. Оборудование салона, в том числе кислородное, обеспечивает полет на высоте 12.000 метров. Реально самолет способен подняться на 8500 метров, а мощность его электродвигателей по совокупности составляет 70 л. с.

Кругосветный полёт [ править | править код ]

9 марта 2015 года в Абу-Даби в 07:12 по местному времени Solar Impulse 2 начал свой кругосветный полет [5] . Изначально маршрут был разбит на 12 участков с посадками в Маскате, Ахмадабаде, Варанаси, Мандалае, Чунцине, Нанкине, на Гавайях, в Финиксе и Нью-Йорке. Планировалось, что два самых длинных участка (из Китая на Гавайи и из Нью-Йорка в Европу или Северную Африку) потребуют около 120 часов непрерывного полёта [6] [7] .

На участке Нагоя — Гавайи пилот Андре Боршберг установил рекорд по дальности беспосадочного перелёта для электрических самолётов, а также по длительности одиночного управления самолётом вообще, побив рекорд 2006 года Стива Фоссетта [8] . В июле 2015 года стало известно, что из-за повреждения аккумуляторов от перегрева на пути из Японии на Гавайи самолет прервал кругосветный перелёт [9] .

Миссия возобновилась 21 апреля 2016 года [10] трёхсуточным перелётом из Гавайев в Калифорнию под управлением Бертрана Пиккара [11] .

26 июля 2016 года кругосветный перелёт завершился в аэропорту вылета в Абу-Даби [12] .

В воскресенье он вылетел из Каира в направлении Абу-Даби. Этот 48-часовой маршрут стал финишной прямой в кругосветке, которая началась 9 марта 2015 года. В общей сложности самолет преодолел 35 тыс. км, двигаясь со скоростью 60-120 км/ч. За 16 месяцев самолет приземлялся в 15 городах мира. А прошлым летом установил рекорд самого длительного безостановочного пребывания в воздухе, непрерывно пролетев более 120 часов.

Что же это за крылатая машина, которая еще раз наглядно доказала: наука и технологии все быстрее гонят человечество вперед? Самое удивительно, что Solar Impulse 2 — всего-навсего одноместный самолет, кабина которого напоминает салон небольшого автомобиля. Но на этом обычные сравнения заканчиваются.

Так, самолет построен из углеводородного волокна и имеет огромные крылья: размах — 72 м. Это чуть меньше¸ чем у самого большого в мире пассажирского самолета Airbus 380 (79,75 м) и больше, чем у Boeing-747 (68,5 м). При этом весит "солнечник" всего 2,3 тонны. Напомним: вес пустого Airbus 380 — 280 тонн, а Boeing 747 — 214,5 тонны!

Читайте также:  Рецепт зеленых помидор по корейски быстрого приготовления

Плоскости гигантских крыльев и верхняя часть фюзеляжа самолета покрыты солнечными элементами — это свыше 17 тысяч ячеек монокристаллических кремниевых солнечных батарей. Толщина каждой — всего 135 микрон. В действие их приводят четыре электромотора мощностью по 17,5 лошадиных сил. Самолет может развивать скорость до 140 км/ч.

Кстати, это далеко не первый самолет на солнечных батареях. Но, как подчеркивают эксперты, из всех подобных конструкций Solar Impulse 2 самый эффективный. Действительно, пять суток в небе без посадки — это, конечно, круто. Можно вспомнить, что легендарный первый беспосадочный перелет из Москвы в США через Северный Полюс экипажа Валерия Чкалова в 1937 году длился 63 часа 16 минут. А на самый длинный в мире беспосадочный авиаперелет из Нью-Йорка в Сингапур еще недавно летчики затрачивали 19 часов… Понятно, что сравнивать чкаловский АНТ-25, пассажирский Airbus A340-500 и Solar Impulse 2, мягко говоря, не корректно. Но факт остается фактом.

Как пилоты могли продержаться пять дней в крошечной кабине Solar Impulse 2? Во-первых, тренировались — провели по 72 часа в специальных симуляторах, изучили техники йоги, дыхания и самогипноза. Во-вторых, пилотское сиденье работает одновременно и как откидывающаяся койка, и как спортивный тренажер, и как туалет.. Пилот спал отрезками по 20 минут — в эти моменты он ставил самолет на автопилот. Парашют, спасательный плот и комплект выживания — тоже упакованы в спинке сиденья

Ночью "солнечный самолет" летел на заряженных днем энергоемких аккумуляторах. Аммиачно-щелочной электролит для аккумуляторных батарей позволил получить более высокие показатели энергетической плотности, поясняют эксперты.

Эта чудо-машина выдерживает вес только одного человека. Поэтому два пилота — швейцарцы психиатр Бертран Пикар и предприниматель Андре Боршберг — летели по очереди.

Бертран Пикар в 1999 году совершил первый беспосадочный полет вокруг Земли на воздушном шаре. Он принадлежит к широко известному семейству Пикаров. Его отец Жак Пикар первым достиг в батискафе дна Мариинской впадины в 1960 году. А его дед Огюст Пикар первым поднялся в стратосферу на аэростате в 1931 году.

Маршрут был сознательно проложен через благополучные погодные регионы, с максимальным количеством солнечных дней. Однако и организаторы перелета, и сами пилоты прекрасно понимали, насколько высока степень риска. Особенно при перелете через Тихий океан и Атлантику. Не исключался даже самый "худший сценарий" — катапультирование и приводнение в океан…

— Нашей попыткой первого кругосветного перелета, вне зависимости от того, как она закончится, мы хотим показать миру, что экологически чистые технологии и возобновляемые источники энергии уже позволяют достигнуть того, что раньше считалось невозможным, — говорил перед полетом Пикар. — Хотим, чтобы правительства, руководители и особенно молодые специалисты увидели, что все то, чего может достигнуть Solar Impulse 2 в воздухе, скоро сможет стать частью повседневной жизни.

Впрочем, эксперты в своих оценках перспектив "солнечника" не столь оптимистичны: такие коммерческие самолеты мы не увидим еще очень долго. У них маленькая мощность, они не могут поднимать в воздух большой вес и летать с большими скоростями. Солнцу не хватает "энергетической плотности" для того, чтобы поднимать самолеты, которые должны куда-то долететь в разумно короткие сроки, считают специалисты. А один из авиационных авторитетов прямо заявил: у солнечных самолетов цель — всего лишь находиться в воздухе, а не лететь с подобающей скоростью. Как ни крути, а кругосветка без капли керосина — скорее, демонстратор возможностей использования солнечной энергии в экспериментальных целях.

Несмотря на то что Solar Impulse 2 не сделает революции в авиастроении, польза от проекта есть: например, инженерам пришлось сделать двигатели самолета предельно эффективными. Двигатели Solar Impulse 2 теряют всего 3 процента энергии через тепло, в то время как в обычном самолете этот показатель достигает 70 процентов.

Один из самых перспективных заменителей авиационного керосина — биотопливо. По прогнозам экспертов, его доля на транспорте к 2020 году может составить до 25 процентов. Существует уже с десяток вариантов продуктов и растений, из которых получают новый вид самолетной "горючки". В дело идут водоросли, кокосы, бразильские орехи, растения рода ятрофа (древесный кустарник с крупными маслянистыми семенами), непродовольственные животные жиры.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector