环球

实时解读世界最大太阳能飞机飞抵重庆 专家解密其工作原理

你见过太阳能飞机吗?想必没有吧!今日凌晨1时35分,全球最大太阳能飞机“阳光动力2号”终于抵达重庆江北机场。请先看阳光动力的足迹,稍后继续解读太阳能飞机。

为了能够全方位多角度地给读者展现“阳光动力2号”太阳能飞机在中国的首个华丽转身,重庆晚报特地派出三路记者,全方位多角度为您揭开太阳能飞机来重庆的整个过程。

昨日22:10

距重庆上空20公里

重庆机场,万里无云。这个初春的重庆,昨日气温飙升到了26℃,无风。

这样独特的天气,恰好是“阳光动力2号”太阳能飞机适合降落的最佳时机。昨晚,重庆晚报记者在民航重庆空管分局的指挥室里感受了太阳能飞机降落全过程。

整个地空对话中,指挥人员用专业的航空管制英语与机组人员对话,指挥飞机起飞和降落。22:00,工作人员从监控室的屏幕上监控到飞机进入重庆过程。22:10,一再推迟行程的“阳光动力2号”飞机终于一闪一闪出现在距离重庆区域20公里范围内。工作人员表示,如果风力正常,大约十分钟左右就能进入重庆空域。

昨日22:16

重庆工作人员英语指挥

“阳光动力2号,我是中国重庆机场的空管指挥员,您已经顺利进入重庆的空域。”工作人员用流利的英语通过雷达向高空喊话,“现在重庆区域的标准气压为3100m。”

工作人员告诉重庆晚报记者,“阳光动力2号”在重庆区域飞行高度标准气压为3100m,一般民航飞机的飞行高度是6000m以上。

与此同时,重庆晚报另一路直达机场停机坪的记者,也在机场外静静守候着。为了给大家解闷,现场的瑞士工作人员给现场媒体记者一人发了一块有飞机图案的巧克力。

昨日22:45

进近管制室接管飞机

22:45,飞机由区域管制室交由进近管制室负责,当前飞机的飞行高度为3100米,飞行速度为每小时20公里。

进近管制,意味着飞机离地面的距离已经很近,在这个区间,飞机处于降落的关键时期。

昨日23:08

20公里时速飞了20多分钟

记者注意到,太阳能飞机以20公里的时速飞行整整保持了20多分钟。

这时,工作人员开始用雷达与飞机交流:“怎么速度提不起来?”飞行员给出的答案是由于顶风太大所致。

“需不需要上升点高度?”工作人员建议。“不用,不增速不上高度。”飞行员回答道。

今晨0:09

飞机像风筝挂在天上

时间来到今日凌晨0:09分,控制人员的屏幕上显示,飞机距离綦江依然还有20公里航程。

“怎么越飞越慢啊?”当大家对此提出疑惑时,工作人员表示,这肯定与风速有关,“现在的飞机就好比风筝一样被挂在天上,半个小时了,飞机基本上原地不动。”民航重庆空管分局管制运营部副主任谢今说。

为了迎接“阳光动力2号”,空管局管制室增加了十余人值守。

今晨0:26

通过綦江飞往江北机场

0点18分,飞机开始提速,每小时达到120公里,零点26分,通过綦江。

飞机的飞行速度在90公里每小时左右,朝着重庆江北机场的北货机坪顺利飞来。

今晨1:35

盘旋半小时降落江北机场

“整个过程比较顺利。”民航空管分局管制运行部书记介绍,飞机到渝基本流程跟设想基本一致。

飞机在江北机场上空大概盘旋了半个小时,主要是调整降落高度,对准跑道,然后塔台管制室发布着陆指令。最终,1时35分降落在江北机场02R跑道上。

何时知道太阳能飞机会来重庆

今年1月,一条关于太阳能飞机将环球飞行的新闻见诸报端,当时,“阳光动力2号”创始人皮卡德就在北京宣布,将于3月进行环球飞行,途中将先后着陆中国的重庆和南京。

为何飞机会一再延期抵达重庆

“阳光动力2号”飞机原定3月7日起飞,但因强风而推迟到3月9日。这一切都是飞行员博尔施贝格和皮卡德历时13年的研究和测试的成果。3月30日晚,无疑是飞机降落重庆最好的天气和时间。

飞机会停江北机场什么位置

飞机会停靠在江北机场的北货机坪上,由于其他的机坪上要停满过夜飞机,而北货机坪足够大和宽敞,所以是停放“阳光动力2号”飞机的不二选择。

如此轻和慢的飞机为何不失速

对于外界来看,飞机的重量只有2.3吨,速度不高于100公里每小时,而飞机却能平稳有序地飞行,完全归功于它轻巧的身躯和巨大的翅膀。业内人士说,相对来说,机翼面积占机身投影面积的比例越大,飞机的失速速度就可以越小,儿时玩的纸飞机,就是典型的例子。

没有太阳照射会不会失去动力

“阳光动力2号”设计平均航速每小时为70公里,白天会爬升到9000米的高度以避开气流并最大化利用太阳能,此时的温度急剧升高,而夜晚则半滑翔飞行,逐渐降低到1500米高度,速度并不快,因此夜里对能源的需求也大大减少。

航道飞行有何独特之处

“阳光动力2号”飞机全程采用目视飞行,这是由于阳光动力2号各项飞行参数比较特殊:平均每小时70公里的飞行速度,每秒1米的上升下降率,这对于民航客机来讲,相当于静止不动。因为自重轻,飞行范围的上方700米、下方400米、水平5公里内都不能有其他飞机飞行,以免产生空中剧烈颠簸等不良影响。

除了风向外起飞降落还有何要求

起降方式是“阳光动力2号”最特别的地方,也是整个空管保障的难点。因为翼展太长,降落后它将横着被推进机位,起飞时也将被横着推进跑道,占用跑道时间预计长达20分钟,是民航客机的4倍,期间机场将暂停其他飞机起降。

南京今日进入雨期

飞机在重庆可能待10天

据谢今介绍,“阳光动力2号”原本计划在今日凌晨降落江北机场,于当日清晨五六点出发去南京。但根据重庆到南京航线天气评定,南京当天开始下雨,遂无法启程。

“太阳能飞机电池板怕下雨,不敢淋雨,只有等整个航线雨停才能走。”谢今称,他们接到通知,称飞机有可能要在重庆待到4月9日才离开。

粉丝深夜守飞机

江北机场护栏外,不少飞机迷坐在这里等候,驱蚊液、蚊香,几乎一应俱全地派上用场,“不见飞机不得走。”所有人都坚守着这样一个信念。

一位女飞机迷架起的专业镜头让不少摄影记者都诧异,这分明是足球运动时,拍摄足球轨迹的长焦镜头。她说,自己姓韩,是留学英国的学生,这一次来拍飞机纯属喜爱,所以才把这样的藏品拿了出来。还有的飞机迷拿着高倍的天文望远镜眺望夜空。

阳光动力2好为何能够环球航行?

“太阳能飞机,顾名思义,利用太阳能作为动力的飞机,在机翼上表面装有太阳能电池板,吸收、存贮太阳能,并将太阳能转化为电能来驱动电动机工作。由于太阳能的采集、转换和利用率低,一般太阳能飞机需要较大的机翼面积,又因为太阳能飞机飞行速度较低,所以普遍采用大展弦比设计。”郑祥明说,太阳能飞机不是新的概念,但是这次“阳光动力2号”的环球飞行受到广泛关注,主要是因为太阳能飞机的系统性难度比较大,“究其根源也就是太阳能利用率低带来的外形、结构以及系统控制等一些列问题。”

 

阳光动力号是有人驾驶的飞机,从难度上来说,这几乎要大一个数量级。不仅仅是在重量上增加一个飞行员的体重而已,还要加上为飞行员而设置的其他配套设施,比如厕所、食物、逃生系统等等。

环球飞行不是持续不间断绕地球一周,因为这需要耗费几十天时间,机上的食物给养不够,最后是飞行员的体力也难以支撑。所以环球飞行期间,会中途停留。2015年3月,阳光动力2号将从阿布达比开始,在4至5个月的时间内,进行25天左右的环球飞行。两位飞行员计划在我国、美国、南欧或北非进行中途停留,并在2015年夏天飞回始发地。

途中最难的是飞越太平洋和大西洋,这个时候飞行员会持续飞行5至6天时间,这对飞行员的体力将是一个严峻的考验。为了能在睡眠时及时对危险做出反应,飞行员航空服的衣袖内,配备了振动报警装置。

另外,阳光动力2号巡航高度为8500米,此高度与珠峰接近,在这样的高度下,温度可低至零下40摄氏度。为了减轻重量,机身不能最大化地对驾驶舱进行隔热,这导致阳光动力2号机舱中一天的温度变化相当北京一年的温度变化。所以,环球飞行,不光是对太阳能飞机极限的挑战,同时也是对飞行员耐力的一种挑战。

为了实现驾驶太阳能飞机环球飞行,伯特兰和安德里准备了10年,并为该项目筹集了1.7亿美元,组建了超过90人的工程师团队。

2010年,阳光动力号实现不间断飞行24小时;2012年,实现了从瑞士到摩洛哥的跨洲飞行;2013年,安德里驾驶飞机自西向东穿越整个美国。现在,阳光动力号已经突破了时间上的限制,既可以飞行一天也可以飞行一周,甚至可以飞行一个月。

 

阳光动力号飞机分为1号和2号,最新的为阳光动力2号。其机身采用碳纤维材质制成,翼展72米,比波音747还要宽,重2.3吨,与一辆小车相当。

 

整块机翼被17248片单晶硅光伏电池覆盖,光伏电池转化率高达22%,为了存储太阳能,机上还有633千克重的锂电池,白天,太阳能电池将电能充入到机载锂电池中,为夜间飞行储备电能,最高飞行速度141千米每小时。

安德里和伯特兰,两人被人们喻为新莱特兄弟。安德里痴迷于航空飞行,是数项特技飞行纪录的保持者,他毕业于麻省理工学院,曾是麦肯锡的咨询顾问,还创办过多家互联网和新材料领域的公司。伯特兰家世显赫,是冒险世家,祖父辈在探险和科学方面颇有建树。而伯特兰本人则是第一个驾驶热气球中途无降落环游世界的人。此外,他还是一位精神病学家、演说家。

意义何在

一些人对于阳光动力环球飞行不怎么看好,从功利的眼光认为,花如此大的代价进行环球飞行不值得,也没有多少实际意义,这是错误的看法。

安德里和伯特兰最初寻找飞机制造商合作时,所有人给予他们的答案都是这样的:“不可能制造出这样的飞机”。

而现在,他们成功研制了载人太阳能飞机,而环球飞行的本意是,希望向全世界证明,清洁技术在保护地球自然资源方面有着巨大的潜力,零燃油零排放飞行是可以实现的!

“我们所做的就是集成当下最好的技术,来看看我们到底能否摆脱化石能源的枷锁。”安德里在一次采访中这样说。

诚然,现阶段载人零油耗太阳能飞机还不会大面积商用,但是如果我们把目标定得稍低一些,你就会看到,变革其实已经来临。

2014年4月14日,当人们还在讨论Facebook为何要染指航空业,打算花6000 万美元收购Titan 航空时,不曾想,谷歌公司突然正式宣布,收购Titan 航空。

Titan 航空旗下有两款产品,还在设计制造中,分别是Solara 50和Solara 60,这两款飞机依靠太阳能获得动力,可飞到2万米高空,一次升空后能在高空飞行长达5 年时间,期间,飞机通过无线信号向无法享受有线和蜂窝网络的地方提供上网服务,另外在灾难救助、环境和气象监测等项目上也将具有重大的意义。

“你知不知道有一种鸟没有脚?它们一生只能在天上飞来飞去,飞累了就在风里睡觉,一辈子只能落地一次,那就是死的时候。”这是某文学小说里面的经典句子,也是某电影里面的台词,如今,它即将成为现实。

不管悲观主义者怎么不屑,有一些趋势注定是无法逆反和阻挡的:

一、光电转化率只会越来越高。

二、储能电池的能量密度只会越来越高。

三、材料变得越来越轻,且越来越坚固。

……

国际航空运输协会希望能在2050年时,实现飞行器的碳排放量为零。而太阳能飞机制造商“阳光动力”公司则预测,40多年后,能承载300名乘客的全太阳能飞机有望正式投入运营。

我们真心希望这一天真的能到来,早点到来。感谢安德里和伯特兰以及他们的团队所做的努力和贡献,祝愿他们明年的环球之旅顺利成功。

 据了解,南京航空航天大学航空宇航学院目前也正在开展太阳能飞机的相关研究,甚至有一些本科生将太阳能飞机作为科创题目。郑祥明副教授说,太阳能飞机有望在航时、航程等方面取得突破,并且主要利用太阳能这种清洁、环保能源,能够有效的减轻大气污染和缓解能源紧缺状况。

 

 

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