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解密最大太阳能飞机 新材料新技术将走进百姓家
发布:shadow   时间:2015/3/25 15:39:08   阅读:968 
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   全球最大的太阳能飞机瑞士“阳光动力2号”于3月23日抵达重庆,并在短暂停留之后飞往南京。3月18日,重庆市科协组织专家学者,为市民讲解“阳光动力2号”背后的科技知识。

   “阳光动力2号”是全球首款能够在不添加任何燃料、不排放任何污染物的情况下进行昼夜飞行的飞机。这架飞机由碳纤维制成,翼展72米,比波音747的翼展还要大,是目前全球体积最大的太阳能飞机,其重量仅为2.3吨,相当于一辆家用汽车的重量。

新材料:实现飞机“大而轻”
   《航空知识》杂志副主编王亚男介绍,“阳光动力2号”翼展约有72米,相当于波音747-8型喷气式飞机,但其重量仅有两吨,即波音747-8型喷气式飞机重量的0.6%。

   飞机大而轻,得益于机身骨架使用碳纤维蜂窝夹层材料,这种材料重量密度约为25克每平方米,比纸要轻三倍,而强度完全满足飞机的机械要求。

   王亚男还注意到,与结构呈规整矩形的“阳光动力1号”相比,新飞机的结构形似倒置T型,“感觉到设计者为减轻每一克重量所作的努力”。

   此外,飞机还应用了新型复合材料绝缘膜,为高效太阳能电池板和飞行员保温。新型直流电驾驶舱也使飞机仪表板内部的电子设备减轻一半以上的重量。
 
 
 
 
新能源:实现“绿色”飞行
   本次飞行标榜的是“不使用一滴燃料”。中国可再生能源学会光伏专业委员会秘书长吕芳表示,实现这一目标,一方面是靠安装在机翼上的超过1.7万块太阳能电池板;另一方面,驾驶者灵活运用“势能转化为动能”,飞机在日间飞行时尽可能攀升至8500米的高度极限,夜间飞行时逐渐下降至约1500米。

   吕芳表示,电池板每块厚约135微米,相当于一根头发丝,能够为机上4个电动马达和安装在发动机吊舱内的锂离子电池供电。如此一来,飞机在日间飞行时储存了一部分太阳能,经过智能化电源管理系统,成为夜间飞行的能源保障。

   核心部分太阳能电池的能量转化效率约为22%,能为飞机提供65千瓦的峰值功率。经过飞机制造团队的优化,24小时周期内可以输出15千瓦的稳定功率。

新理念:推动科技创新
   “‘阳光动力2号’的最高时速为每小时140公里,与一般飞机的时速相比差得很远,看上去慢吞吞的。”王亚男说,但这架飞机为人类应用太阳能提供了可能性,“伟大的科技创新往往先证明可能性,其后才是完成实用性或经济性”。

   “2007年以来,中国已成为全球第一大电池生产国,同时也是第一大电池使用国,目前国内又受到能源枯竭和环境保护的双重压力。”吕芳说,太阳能电池板等可再生能源对于中国意义非凡。

   两名瑞士驾驶员贝特兰德·皮卡德与安德烈·博尔施伯格轮流驾驶“阳光动力2号”,他们需要面对包括在3.8立方米的狭窄空间操作、55摄氏度的机舱温差、每次睡20分钟且一天只能睡10次的作息等新挑战。

   西南大学洁净能源与先进材料研究院院长李长明告诉记者,“阳光动力2号”应用了碳纤维材料、聚合物锂电池、单晶硅薄膜太阳能电池等新材料、新技术,这些高科技产物未来会在普通市民身边出现。比如制成这架飞机的碳纤维材料,由于其强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等特性,未来的应用会越来越广泛。仿造阳光动力2号,把泡沫的碳纤维做成结构材料,做成冰箱,它既可以保温,也可以减轻重量,保温效果也比较好,强度也高;碳纤维是一个革命化的材料,现在要做的很多可穿戴的东西需要导电,因为碳纤维本身导电强度高,可以利用它设计成传感器放在里边,是比较方便的。另外李长明还建议,以后在飞机、汽车上要更多地应用碳纤维,以减轻它的重量。

   重庆市航空学会秘书长杨斌告诉记者,虽然“阳光动力2号”是众多高科技的产物,但是由于其质量轻、翼展大,遇到气流时飞行员很难处理。并且由于昼夜温差大、驾驶舱狭小、飞行员无法长时间休息等原因,对飞机和飞行员都是一个巨大的挑战。在飞越太平洋和大西洋时要做5天5夜的连续飞行,对飞行员的生理和心理都是一种严峻的挑战,主要是,第一个飞行员不能睡觉,最多一次睡20分钟,一天最多12次,所以他不能睡觉;第二个是空间小,飞行员没有活动空间,飞机只有3立方米,相当于一个小汽车,飞行员最多把椅子放倒稍微活动活动。

   据了解,“阳光动力2号”3月9日从阿布扎比起飞,开始首次环球飞行,途经印度、缅甸、中国、太平洋、美国、大西洋、南欧和北非,预计今年7月返回阿布扎比。


来源:中国新闻网
 
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