太陽光発電の飛行機。太陽エネルギーの利用例

出典: https://www.kp.ru/daily/26676/3699473/

今では、太陽光発電デバイスを使っても誰も驚かないでしょう。それでも、5月5日に行われた太陽光発電成層圏航空機ソーラーストラトスの初飛行試験は、重要な出来事と言える。

このスイスのソーラーストラトスが、他のソーラーグライダーとどう違うのか疑問に思われるかもしれません。で有名な彼は1年で地球を一周し、16回着陸したということですか？それとも、フョードル・コニュホフの太陽光発電装置から、120時間以内に着陸せずに地球の周りを飛び回るつもりですか？

違いは、SolarStratos が高高度向けに設計されていることです。フョードル・コニュホフが高度16キロメートルまで上昇する計画であれば、スイスの成層圏飛行機は高度25キロメートル以上で飛行できるように設計されている。そこにはまだ無重力状態はありませんが、専門家はこれらの成層圏の層をすでに宇宙に近いと呼んでいます。この地域の発展は非常に有望な方向性であると考えられています。実際、ここでは宇宙衛星よりも数倍安い大気通信衛星を打ち上げることができます。監視衛星は、コストを節約するだけでなく、より正確な情報も提供します。結局のところ、高度 20 ～ 30 キロメートルからは、地球近傍軌道 (160 キロメートル以上) からよりも、たとえば森林火災の境界をより正確に判断することが可能です。

ところで、少し前にロシアは太陽エネルギーを動力源とする大気衛星ソバの試験を開始した。しかし、これは重さ12キログラム、翼幅9メートルの小型ドローンです。

そして、ソーラーストラトスは、世界初の本格的な複座成層圏航空機です。重さは450キログラム、胴体長は8.5メートル、翼幅は25メートルです。さらに、22平方メートルの面積がソーラーパネルで占められています。

春、スイス連邦民間航空局は、ソーラーストラトスのプロジェクトマネージャー、ラファエル・ドミアンに飛行試験を実施する許可を与えた。そして5月初旬、奇跡の飛行機が初飛行した。テストパイロットのダミアン・ヒシエは、7分間の短い飛行中に装置を300メートルという適度な高度まで上昇させた。設計者が装置が完全に機能していると確信したとき、飛行機は成層圏へ上昇し始めます。

問題は、パイロットにはミスをする権利がないということです。飛行機をできるだけ軽くするために、エンジニアは客室に通常の圧力と温度を維持するためのシステムを装備していませんでした。マイナス56度の気温と地表の数十倍、数百倍も低い大気圧の中で生き延びるために、パイロットは二人とも宇宙服を着ました。興味深いのは、スイス人がさまざまな選択肢の中からロシアの「ファルコン」宇宙服を選んだことだ。これは船外活動を目的としたものではないが、星間空間の条件に耐えることができるものだ。唯一の欠点は、緊急時にパラシュートが使用できないことです。したがって、成層圏航空機の安全性に対する要求が高まっています。

「化石燃料を使用するデバイス以上のことを実現できる実用的な技術を実証できることを非常に嬉しく思います」とラファエル・ドミアン氏は述べた。 — 電気自動車とソーラーカーがエンジンに取って代わる内燃機関 21世紀の市場から。そして、私たちの航空機は高度 25,000 メートルで飛行することができ、これは近宇宙での商用電気および太陽光航空の機会への扉を開きます。

ドミャン氏は、成層圏への航空券を観光客に販売できることを期待している。

TTX ソーラーストラトス

長さ – 8.5メートル
翼幅 – 24.9メートル
体重 – 450キログラム
自律走行可能時間 - 24 時間以上
ドライブ – 4 ブレードプロペラ、直径 – 2.2 メートル
モーター – 電力 32kW、
モーター効率 – 90%
パイロットの数 - 2
電力 – 太陽エネルギー
太陽電池面積 22平方メートル

ジャーナリストの軽い判断により、無制限に空中に留まることができる太陽光発電の航空機は大気衛星と呼ばれるようになりましたが、この概念には気球などのさらに多くの物体が含まれます。この分野で最も注目を集めたプロジェクトは、アメリカのタイタン・エアロスペース社のソララ 50 で、その写真がインターネットや雑誌のページに溢れました。しかし、誰も実際のフライトを待っていませんでした。このコンセプトは、大型の飛行機を小型の飛行機と同じにすることはできないという事実により失敗しました。ビデオは非常に美しいことがわかりましたが、残念なことに、そのような飛行機は飛行できませんでした。

私たちは一晩中過ごしました

多少の解釈をすれば、大気衛星の「父」は NASA の太陽光発電無人機 Helios と呼ぶことができます。このヘリオスは 2001 年 8 月 3 日に高度 29,524 m に到達しました。これは有翼航空機の継続的な水平飛行における現在の世界高度記録として残っています。ジェットエンジンは搭載されておらず、高度29km以上で40分以上を過ごした。しかし、少なくとも 1 日は空中に留まることはできず、2003 年、高度 850 m で最長滞空時間の試験飛行中に、ヘリオスは激しい乱気流のゾーンに落下し、墜落してしまいました。太平洋に落ちた。

英国の QinetiQ 社が開発した超軽量の Zephyr ドローンによってさらに大きな成功が達成され、2007 年に UAV の飛行時間の非公式世界記録である 54 時間を樹立しました。 2008 年には、重量 30 キロのゼファー 6 が 82.5 時間飛行し、2010 年には重量 30 キロのゼファー 7 がアリゾナ砂漠の上空を 2 週間飛行し、最大飛行高度は 18 km でした。この後、QinetiQ はエアバス・ディフェンス・アンド・スペース社に買収され、プロジェクトは完全に軍事的かつ秘密のものとなった。 2015 年の新しい Zephyr-8 は同じ 2 週間空中に留まりましたが、ペイロードは 5 kg でした。そして今年、翼幅22.5メートルのゼファーSのテストが開始されたと報告されている。 Project Zephyr は最新テクノロジーにアクセスできます。たとえば、硫黄リチウムを使用します。リチウムS電池、市場で入手可能なものの2倍の比容量を持っています。

今年は、巨大高高度ドローン「アクイラ」を開発した英国企業アセンタを買収した強大なフェイスブックが参入した。 2016 年 6 月、アクイラはこれまでのところ初めて 90 分間の飛行を行いました。大気衛星分野におけるロシアの開発について長い間 2016 年 8 月まで何も聞こえませんでした。

チーフデザイナー、フライアンドデザイン航空機器 14歳から始めた。制御系の基本アルゴリズム、安定性と制御性の問題。

2016年8月2日、ロシアが高度9kmまでの高度で50時間以上空中に留まる無人飛行体の試験に成功したというニュースが流れた。高等研究財団のイーゴリ・デニソフ次長は実験飛行が行われたと発表した。スケールモデルこれは、高等研究財団と Tiber 社によって実施された Owl プロジェクトの枠組み内で行われます。そして1週間後、私たちはティベル社のモスクワオフィスに座り、プロジェクトマネージャーのユーリ・ティツィク氏とチーフデザイナーのヴャチェスラフ・シュピレフスキー氏に技術的な詳細について尋ねた。

新しいアプローチ

柔軟な翼を備えた飛行機のアイデアは、2 年前にユーリの頭に浮かびました。彼はそのアイデアをグライダー仲間と共有しました。Sova 開発チームのほぼ全員がグライダークラブの出身であり、それがこのプロジェクトに見られます。友人たちが彼をサポートし、ユーリとヴィャチェスラフはすぐに発泡スチロールから翼幅2メートルの最初のモデルを作りました。家の中庭で行われた最初の打ち上げの感動的な映像が保存されている。模型が飛んで、なんと！これが、チームの中核が形成された方法です。ユーリがプロジェクトマネージャーになり、ヴャチェスラフシュピレフスキーが主任設計者になり、アレクセイストラティラトフが制御システムを新しい航空機回路、電子コンポーネント、自動操縦装置に統合することに取り組みました。過去数年間で、彼らは約 20 個のプロトタイプを作成しました。 1年前、このプロジェクトは高等研究財団の支援を受け、9月には翼幅28.5メートルの実物大の装置が離陸する予定だった。

一本の糸で結ばれている

何か月間も空中に留まらなければならない大気衛星は空でどのように振る舞うのでしょうか? 日中はソーラーパネルを通じてバッテリーを充電し、可能な限り高い高度を獲得して位置エネルギーを蓄積します。日没後は、エネルギーを控えめに使用しながら、できるだけゆっくりと高度を下げなければなりません。空飛ぶエネルギータンカーはまだ発明されていません。したがって、デバイスは最高のグライダーのレベル、さらにはそれを上回る空気力学を備えていなければなりません。空力効率 (航空機が 1 メートル落下するときに何メートル飛行できるか) を高める主な方法の 1 つは、翼の伸長 (翼幅と平均幅の比) です。この値が 50 ユニットを超える記録グライダーは世界で 3 機だけであり、これが事実上の限界です。古典的なレイアウトでは、翼の全長に沿って配置され、曲げモーメントを吸収する強力な力要素であるスパーによって翼の破損が防止されます。翼が長くなるほどスパーは重くなり、最新の炭素繊維複合材料でも状況を救うことはできません。そして翼は強力な皮膚によってねじれから保護されています。航空機の設計に関するどの教科書にも、航空機の直線寸法が増加すると、立方体での質量が増加することが明確に記載されています。そのため、美しい透かし彫りのプロトタイプモデルを実際のサイズに拡大縮小すると、多くの場合、惨事につながるのです。フルサイズのデザインがなかったのはそのためです古典的なスキームソララ

ユーリ・ティツィクのアイデアは珍しいものでした。古典的なスパーやねじれに敏感な外板を使わずに、柔軟な翼を作るというものでした。アホウドリの翼が飛行中のストレスで折れたという話を聞いたことがありますか? しかし、これらの鳥は嵐の風の中を飛びます。実験用航空機や記録破りの航空機は言うまでもなく、従来の航空機はこれを回避します。自然は明らかに「柔軟な解決策」の使用を示唆しています。鳥にも補助翼はなく、翼全体をひねって回転します。

「この写真では、私たち 3 人が飛行機を持っています。」ユーリはコンピューター上のファイルを開きます。「端にいる二人が手を離すと壊れてしまいます。」この装置は柔軟で壊れやすいものです。持ち運び中に何度か割ってしまったこともありました。しかし飛行中はそんなことは起こりません。」ヴャチェスラフ・シュピレフスキーは、アクセスしやすい画像でこのアイデアを私に説明しようとしている。「私たちの装置は鳥の群れのようなもので、鳥が距離を保ちやすいように翼の先端が一緒に結ばれています。」本質的に、「フクロウ」は非常に密集した編隊を組んで飛行する 3 機の航空機です。伝説のアマツバメよりも密度が高く飛ぶ。そして編隊が崩れると飛行機はバラバラになってしまいます。この装置スキームの飛行は、Alexey が作成した自動操縦装置と Vyacheslav が作成した独自のアルゴリズムに基づく電子機器のおかげで可能になりました。

また、オウルにはエルロン（航空機のロール角を調整する翼の後縁にある古典的な空力制御装置）がありません。ロールは側面建物の後部胴体にある水平尾翼によって制御されます。中心体の尾部はヘディングとピッチを担当します。 Sova には 2 つの電気モーターが搭載されています。「モーターの数が増えれば増えるほど、プロペラの数も増え、直径も小さくなり、軽くなります。 — ユリはすべてに対してシンプルかつ論理的な答えを持っています。「さらに、モーターはスタビライザーでテールブームの重量を補います。」

平面遺伝子

製作者のグライダーのルーツを思い出しながら、この装置が上昇気流を利用しているかどうか尋ねてみます。高度は自動的に上昇しますか? 「今、私たちは上流フローを中心とするアルゴリズムを実装しました。装置が上昇流の領域に遭遇すると、装置は方向を変え、上昇率がより高い領域に移動します」とユーリは手でグライダーの操縦を明確に示しました。雲の端。上昇気流は積雲の下端の高さ約2000メートルまで作用し、流れが消えてもプログラムに従ってさらに飛行し続けます。彼はまだ上昇流を独自に探す方法を知りませんし、今では誰もそれを行う方法を知りません。しかし、ソバは熱上昇気流がほとんどない雲の上でほとんどの時間を過ごすため、グライダーパイロットとしてはむしろこれが私たちの関心事なのです。また、サーマルを使用して、乱気流中でのデバイスの生存可能性をテストしました。デバイスは著しく揺れます。」

フライト充電中電池「フクロウ」は 30% を下回らなかったので、会話の最初に聞こうと思っていた質問をします。これほどエネルギーが蓄えられているのなら、なぜ彼らは新記録を樹立しなかったのでしょう。「私たちにはそのような仕事がなかったんです」とユーリ・ティツィクは微笑む。「そして、エネルギーシステムが自律的に動作する能力を確認するには、2 回の充放電サイクルで十分です。」

2013 年 5 月 12 日

2010 年の夏は航空史に永遠に残るでしょう。初めての有人 太陽光発電の飛行機 1日以上続く直行便を運航した。ユニークなプロトタイプ 太陽面 HB-SIA はスイスの企業の発案です太陽インパルスそして常任会長のベルトラン・ピカール氏。

テストが成功した後に会社のウェブサイトに掲載された彼のメッセージの中で 航空機 ピカード氏は次のように述べています。「その日まで、私たちは誰も信頼を本当に当てにすることができませんでした。これで、このテクノロジーが機能することを政治界と経済界全体に実際に示すことができます。」

7月7日早朝、1万2千人が発電したエネルギーのおかげで 太陽電池長さ64メートルを超える翼に設置されています（エアバスA340旅客機の寸法にほぼ匹敵します）。珍しい見た目重さ1.5トンの単座航空機がパイェルヌ（スイス）の飛行場から離陸した。創設者の1人、57歳のスイス人パイロット兼実業家のアンドレ・ボルシュベルグが指揮を執った。

着陸後、彼は「人生で最も素晴らしい飛行だった」と語った。「ただ座って、バッテリーの充電レベルが時間ごとに上昇するのを眺めていて、その容量が一晩中持続するかどうか疑問に思いました。その結果、私は一滴の燃料も環境汚染もせずに 26 時間飛行することができました。」

最初ではない 太陽光発電の飛行機、人間によって造られましたが、パイロットを乗せて昼と夜の境界を越えたのは初めてです。

モデル ソーラー飛行機最初の手頃な価格の太陽電池が市場に導入された 1970 年代に登場し始め、80 年代には有人飛行が始まりました。ポール・マクレディ率いるアメリカのチームは、2.5 kW のソーラーチャレンジャー航空機を開発し、数時間にわたる素晴らしい飛行を行いました。 1981年に彼はイギリス海峡を横断することに成功した。そしてヨーロッパでは、ドイツのグンター・ローヘルト氏が、合計出力約 2.2 kW の 25000 個のセルを搭載した自身の Solair 1 モデルで空に飛び立った。

1990 年、アメリカ人のエリックレイモンドはサンシーカーでアメリカ横断しました。ただし、20 か所の停留所を伴う旅には 2 か月以上 (飛行時間 121 時間) かかり、最長区間は約 400 キロメートルでした。モデルの重量を測定 航空機 わずか89kgでシリコンを搭載 ソーラーパネル .

90 年代半ば、同様の航空機がいくつかバーブリンガー競技会に参加しました。高さ 450 メートルに到達し、翼 1 平方メートルあたり約 500 W の太陽エネルギーで生き残るという課題に直面しました。 1996年の賞は、シュトゥットガルト大学のボイト・ニーチェマン教授の模型に与えられた。同教授のアイケアIIは、長さ25メートル、面積26平方メートルのエネルギー翼を備えていた。メートル。

2001 年、AeroVironment の Helios と呼ばれるソーラードローンは、NASA のために特別に開発され、翼幅 70 メートル以上を持ち、30 キロメートル以上の高さまで上昇することに成功しました。 2年後、彼は乱気流に遭遇し、太平洋のどこかで行方不明となった。

2005年、アラン・コッコーニ氏と彼の会社AC Propulsion社による翼幅約5メートルの小型ドローンが初めて48時間以上の飛行に成功した。日中に溜まったエネルギーにより、 航空機 夜間飛行も可能でした。最後に、2007 年から 2008 年にかけて、英米企業 QuinetiQ が自社の航空機の飛行に成功しました。 航空機 ゼファーは54時間と83時間。車の重さは約27kg、翼幅は12m、飛行高度は18kmを超えました。

プロジェクト 太陽光発電航空機 Solar Impulse医者であり、旅行者であり、実業家であり、記録破りの飛行士でもあるベルトラン・ピカールの疲れ知らずのエネルギーがなかったら、私は図面やスケッチの渦から抜け出すことはほとんどできなかったでしょう。しかし、遺伝子も役に立ったようです。

革新者の祖父であるオーギュスト・ピカードは有名な物理学者で、アインシュタインとマリー・キュリーの友人であり、航空と水中科学の先駆者の一人であり、最初の深海探査機と成層圏気球の発明者でした。を乗り越えて熱気球 1930 年代初頭、身長 15 キロメートルの彼は、地球の表面の曲率を自分の目で見た世界で初めての人物になりました。

その後オーギュストは引きずり落とされ、発明者は深海探査機を建造し、これをバチスカーフと呼んだ。数回の共同ダイビングの後、息子のジャックピカールは世界の海の秘密を探求することに情熱を注ぐようになり、マリアナ海溝の底 (深さ 11 km) を訪れた先駆者の 1 人になりました。その後、ジャックは父親の作品を基礎として、世界初の観光客用の潜水艦とメキシコ湾流を探索するためのメゾスケープを建造しました。

父親のおかげで、1958年生まれのベルトラン・ピカールは、幼少の頃、彼の将来を大きく決定する傑出した人々に個人的に出会うまたとない機会に恵まれた。有名なスイスの救助パイロット、ヘルマン・ガイガーは、彼と一緒にアルプス横断初飛行をしたと記録している。フロリダでダイビングを教えてくれた画期的なダイバー、ジャック・マイヨール、世界宇宙飛行の柱の一つであるヴェルナー・フォン・ブラウン、彼を宇宙飛行士やNASA職員に紹介した。

16歳でフロリダから帰国実践コースバートランドは深海ダイビングで初めて空の旅をし、ハンググライダーを発見しました。彼がすぐにヨーロッパでこのスポーツの先駆者の一人になったのも不思議ではありません。数年後、ピカードはスイスハンググライダー連盟の創設者となり、プロのインストラクターになっただけでなく、空中アクロバット、熱気球、パラシュートなど、可能な限りあらゆることに挑戦しました。ピカードは何度かこのスポーツでヨーロッパチャンピオンになり、最後には電動ハンググライダーで初めてスイス・イタリアアルプス上空を飛行しました。

いつの間にか、この「風通しの良い」趣味は、彼にとって専門的な実験室にもなりました。極限状況にある人々の行動に興味を持ったピカードは精神科に入り、数年後ローザンヌ大学医学部で心理療法の分野で博士号を取得し、その後自分の診療所を開業しました。ベルトランが特に興味を持った主題は医療催眠術の技術でした。彼はヨーロッパとアメリカの大学だけでなく、東南アジアの道教信者からも不足している知識を学びました。

この興味がピカードを空に連れ戻したのだ。 1992 年、クライスラーはクライスラーチャレンジと呼ばれる史上初の大西洋横断熱気球レースを開催しました。ベルギーの飛行士ヴィム・フェルストラテン氏はピカード氏を副操縦士として招待した。彼は、催眠術に熟達した心理療法士を乗務させることで、他のチームよりも有利になると確信していた。そしてそれは起こりました。フェルストラテンとピカードの乗組員はマラソンを難なく完走し、歴史的なレースで優勝し、5日間の5,000キロメートルの飛行を経てスペインに着陸した。

ピカードにとって、飛行は単なる啓示ではなく、自然と対話する新しい方法でもありました。 18 年間ハンググライダーを続けた後、彼は新しい夢を抱きました。それは、モーターや舵を使わずに、風の意志に頼って全世界を飛び回るというものでした。

そして夢が叶いました。たとえ最初の試みではなかったとしても。スポンサーはスイスの時計メーカー、ブライトリングと国際オリンピック委員会。 1997 年 1 月 12 日、3 年間の準備を経て、ブライトリングオービターと呼ばれる気球がスイスの飛行場から離陸しましたが、技術的な問題により 6 時間以内に着陸しました。ブライトリングオービター 2 は 1998 年 2 月に離陸しましたが、再び目的地に到着することができませんでした。今回は中国当局がピカード氏への空路の提供を拒否したため、ビルマで停止が発生した。この飛行は史上最長の気球の旅（9日以上）でしたが、目標はまだ達成されていませんでした。

最後に、3 番目の気球は 1999 年 3 月にスイスを出発し、ほぼ 20 日間にわたって 45,000 キロメートル以上を飛行し続けた後、エジプトに着陸しました。前例のない旅で、ピカールは 7 つの世界記録を破り、いくつかの名誉ある科学的称号を獲得し、有名な父や祖父とともに百科事典に掲載されました。

ブライトリングオービター 3 は米国のスミソニアン航空宇宙博物館に所蔵され、ベルトランピカールは数冊の本を執筆し、数多くの講演やセミナーで歓迎ゲストとなりました。

2003 年、たゆまぬピカードは、有人宇宙船の創設に取り組む、新たなさらに野心的な事業を発表しました。 太陽光発電の飛行機、地球全体を飛び回ることができます。プロジェクトはこうして登場しました太陽インパルス.

ピカード氏のパートナーであり、同社のかけがえのない最高経営責任者（CEO）は、スイス人パイロットで実業家のアンドレ・ボルシュベルグ氏だった。彼はチューリッヒで生まれ、ローザンヌ連邦工科大学 (EPFL) で工学を卒業し、伝説的なマサチューセッツ工科大学で経営学の学位を取得し、以来、さまざまなビジネスの創設者およびマネージャーとして豊富な経験を積んできました。プロジェクト。さらに、初期の頃アンドレは航空が好きでした。彼はスイス空軍学校で学び、考えられるすべてのカテゴリーの飛行機やヘリコプターを専門的に操縦する権利を与える数十のライセンスを取得しました。

ボルシュバーグは、世界最大のコンサルティング会社の 1 つであるマッキンゼーで 5 年間勤務し、その後、自身のベンチャーファンドを設立し、ハイテク企業 2 社を立ち上げ、慈善財団を設立しました。

2003 年にローザンヌで、ピカードとボルシュベルクは予備研究を実施し、ピカードの概念を実装するための基本的な工学的実現可能性を確認しました。計算により、作成することが確認されました 航空機 の上 太陽光発電理論的には可能です。 2003 年 11 月にプロジェクトが正式に開始され、プロトタイプの開発が始まりました。

2005 年以来、ブリュッセルの王立気象研究所は、ジュネーブとチューリッヒの空港で実際の状況で模型飛行機の仮想飛行試験をシミュレートしてきました。主なタスクは、太陽を覆う雲の下に長時間滞在するため、最適なルートを計算することでした。 太陽面私はできませんでした。そしてついに 2007 年に航空機の生産が始まりました。

2009年に長子が誕生 HB-SIA試験飛行の準備が整いました。設計を作成する過程で、エンジニアは 2 つの主なタスクに直面しました。重量を最小限に抑える必要があった 航空機 同時に最大の電力利用可能性と効率を達成します。最初の目標は、特別に設計された「詰め物」であるカーボンファイバーを使用し、不要なものをすべて取り除くことで達成されました。たとえば、コックピットには暖房システムがなかったため、ボルシュベルグは特別な防寒着を使用しなければなりませんでした。

明らかな理由から、主な問題は、太陽エネルギーを取得、蓄積し、最適に使用する問題となっています。典型的な午後には、地表の 1 平方メートルあたり約 1,000 ワット、つまり 1.3 「熱馬力」を受けます。 200 平方メートル効率 12% の光電池は約 6 キロワットのエネルギーを生成します。これは多すぎますか？伝説のライト兄弟が 1903 年に自由に使える量とほぼ同じ量を持っていたとだけ言っておきましょう。

パ翼表面 太陽面 12,000 個以上のセルが設置されました。 ISS に設置されているパネルのレベルでは、その効率はさらに高くなる可能性があります。ただし、効率の高いセルは重量も大きくなります。無重力では、これは役割を果たしません（むしろ、宇宙「トラック」を使用してエネルギーファームを軌道に持ち上げる場合）。しかし 太陽面ピカラはバッテリーに蓄えられたエネルギーを使って夜間飛行を続けなければならなかった。そしてここでは、余分なキログラムが重要な役割を果たしました。太陽電池は機体の最も重いコンポーネント (100 キログラム、つまり機体重量の約 4 分の 1) であることが判明したため、この比率を最適化することがエンジニアリングチームにとって最も困難な課題となりました。

最後に、 太陽面独自のオンボードを搭載コンピュータシステム、すべての飛行パラメータを評価し、必要な情報をパイロットと地上職員に提供します。エンジニア総勢太陽インパルスプロジェクトの実施中に、材料と太陽エネルギーの分野で約 60 の新しい技術ソリューションが生み出されました。

2010 年に最初のテスト飛行が始まり大成功を収め、すでに 7 月にはアンドレボルシュベルグが歴史的な 24 時間飛行を行いました。

「朝になっても、バッテリーにはまだ約10パーセントの充電が残っていた」と、インスピレーションを得たボルシュベルグ氏は語った。「これは私たちにとって素晴らしい、まったく予想外の結果です。」私たちの飛行機は旅客機ほどの大きさで、重さは自動車と同じですが、エネルギーの消費量は原付と同じです。これは航空業界に限ったことではありませんが、新たな時代の始まりです。私たちは再生可能エネルギーの可能性を示してきました。再生可能エネルギーで飛行できれば、他の多くのことができるようになります。新しいテクノロジーの助けにより、私たちは通常の生活水準を維持しながら、エネルギー消費量を大幅に削減することができます。結局のところ、私たちは依然として内燃機関と資源価格に依存しすぎているのです！」

HB-SIA- 試作品の技術データ

飛行高度 - 8,500 m
最大重量 - 1,600 kg
巡航速度 - 70 km/h
最低速度 - 35 km/h
翼長 - 63.4 m
翼面積 - 200平方メートル
長さ - 21.85 m
高さ - 6.4メートル
力発電所— 4×7.35kW
発電所のスクリューの直径は3.5mです
バッテリー重量 - 400 kg
太陽電池の効率 (11,628 個の単結晶) - 22.5%

する 太陽航空未来？もちろん、ボルシュベルク氏は約束する。 1903 年、ライト兄弟は飛行機で大西洋を横断することは不可能であると確信していました。そして25年後、チャールズ・リンドバーグはニューヨークからパリへの飛行に成功しました。最初の 100 席の旅客機を製造するのにも同じ年月がかかりました。ピカード氏とボルシュベルク氏のチームはまだ旅の始まりにすぎず、実用的なプロトタイプの最高速度は時速 70 キロメートル以下です。しかし、最初の一歩はすでに踏み出されています。

ただし、太陽インパルス次に何が起こるかはすでにわかっています。 2012年から2013年にかけてプロトタイプ 太陽面更新された機器と一定の客室圧力を備えたHB-SIBが最初の飛行を行うはずです世界一周旅行「太陽翼」について。揚力面のスパンは約 80 メートルとなり、現代の旅客機のスパンよりも大きくなります。飛行は高度12キロメートルで行われる予定だ。確かに、それは継続的ではありません。パイロット2名の乗組員交代には5回の着陸が必要となる。結局のところ、依然として低い線速度での飛行には 3 ～ 4 日以上かかります。

それはともかく、ピカードのプロジェクトは楽観主義を呼び起こします。おそらく、数十年後には、航空会社はついに「石油は間もなく枯渇する」という神聖な呪文を繰り返すのをやめるだろう。終わりますか？まあ、素晴らしい。灯油ではなく太陽エネルギーで空を飛びます！

そして、それがどのような立方体で作られているかについても思い出させて調べます元の記事はWebサイトにあります InfoGlaz.rfこのコピーの元となった記事へのリンク -

燃料費は航空運賃の最も重要な要素の 1 つです。 飛行機。しかし、次のような発展のおかげで、 サンシーカーデュオ、将来的には、おそらくそれらを完全に取り除くことが可能になり、航空車両は例外なく、電気.

世界中のいくつかの開発チームは、以前のモデルよりも高速で、より経済的で、より耐久性のある新しい電動航空機の開発に取り組んでいます。その中で最も有名なのは、開発者のベルトラン・ピカール氏とアンドレ・ボルシュベルグ氏、そして最近一般航空向けエアロ・グローバル・ショーで新作サンシーカー・デュオを発表したエリック・ペイモンド氏です。

サンシーカーデュオは、一度に 1 人だけでなく 2 人を運ぶことができる世界初の電動飛行機です。これはドイツの連続グライダー Stemme S-10 をベースに作成され、翼に電気モーター、バッテリー、ソーラーパネルが追加されました。

後者のスパンは 23 メートルで、この全面は飛行中に直接発電できるソーラーパネルで覆われています。バッテリーをフル充電した場合、サンシーカーデュオはわずか 25 分間しか飛行できませんが、天気が良く雲がなければ、飛行時間は数時間に延びます。太陽が翼に当たる限り、飛行機は飛行できます。同時に、この航空機はグライダーモードでも動作することができるため、このタイプの飛行ではエンジンは高度を稼ぐためにのみ必要となるため、これらすべてのパラメーターは自動的に数倍増加します。

興味深い事実は、Eric Paymond がプロジェクトの実行に必要な金額を集めた Kickstarter サイトのおかげで、Sunseeker Duo 電気航空機の作成が可能になったことです。

サンシーカーデュオの作者は、自分の考案した飛行機を世界最速の電動飛行機と呼んでいますが、最高速度で飛行できるかについてはどこにも示していません。

アメリカのタイタン・エアロスペース社は、太陽光発電のUAVのプロトタイプをデモンストレーションし、メーカーによれば、最長5年間空中に留まることができるという。この装置は高度約2万メートルを巡航し、地表を撮影したり、大気衛星として機能します。 Titan Aerospace の開発者は、2014 年に最初の航空機を飛行させる準備ができています。彼らのコンセプトには将来有望な可能性があることは注目に値します。

今日の従来の宇宙衛星は、その責任を十分に果たしていますが、多くの欠点があります。例えば、衛星自体が非常に高価で、軌道に乗せるにもかなりの費用がかかる上に、運用してしまったら戻ってきません。しかし、アメリカの企業タイタン・エアロスペースは、これらすべての問題を解決する宇宙衛星の代替品を考え出している。ソラーラと呼ばれるこの無人高高度航空機は、「大気衛星」として動作するように設計されており、地球の大気の上層を長期間自律的に飛行します。

同社は現在、Solara ドローンの 2 つのモデルを開発中です。最初のソララ 50 は翼幅 50 メートル、長さ 15.5 メートル、重量 159 kg、積載量は最大 32 kg です。より巨大なソララ 60 は翼幅 60 メートルで、最大 100 kg まで運ぶことができます。ペイロード。装置の尾部と上部翼は 3,000 個の太陽電池で覆われており、日中に最大 7 kWh のエネルギーを生成できます。巡航高度 20,000 メートルでは、大気圏衛星は雲の上に位置するため、気象要因の影響を受けません。収集されたエネルギーは車載のリチウムイオン電池に蓄えられ、夜間にエンジン、自動操縦、遠隔測定システム、センサーに電力を供給します。大気圏衛星は完全に自律的に動作し、地球の大気の上層に最長 5 年間滞在し、その後地上に帰還してそのペイロードを返却し、装置自体を再起動できると想定されています。スペアパーツのために分解する必要があります。

無人機の巡航速度は時速約１００キロ、運用半径は４５０万キロ以上になるとされる。専門家によると、ドローンは主に地表の一定領域上を円を描くように飛行するという。このようなアプリケーションには、物体追跡、監視、リアルタイムマッピング、天候、農作物、森林、事故現場の監視、および通常の低高度衛星で処理できる事実上あらゆるタスクが含まれます。

さらに、タイタン・エアロスペースの専門家らは、各ドローンが地表の1万7000平方キロメートルを一度に携帯電話でカバーできるようになり、100以上の地上塔との通信を維持できると述べている。現在、アメリカ人はすでに大気衛星の小型モデルをテストしており、2013年後半にはSolara 50と60のフルサイズバージョンをリリースしたいと考えている。

専門家の予備的な見積もりによると、Solara デバイスを使用した地表のマルチスペクトルイメージングのコストは 1 平方キロメートルあたりわずか 5 ドルです。これは、同等の品質の衛星データの価格よりもすぐに 7 分の 1 です。さらに、このようなドローンは半径 30 km 以内のエリアに通信サービスを提供できるようになります。これは、ロンドンやモスクワのような現代の大都市とその郊外の大部分に匹敵します。大都市の通常の状況では、そのようなシステムはまだ必要ありませんが、同社は、緊急事態や発展途上国のいずれかにおいて、自社のドローンが役立つ可能性があると考えています。 Titan Aerospace 社によると、有名なコンピューター企業 Google はすでに自社の無人車両 Solara に興味を持っており、自社のインターネットアフリカプロジェクトの一環として使用できるとのことです。

無線信号を中継するために移動式高高度飛行体 (気球または飛行機) を使用することが長い間提案されてきましたが、このアイデアの実用化は適切な電源の不足によって妨げられていました。バッテリーは重すぎ、ソーラーパネルは効率が足りませんでした。ソーラーパネルを装備した最初の実験用航空機は 1990 年代に NASA によって設計および製造され、このときこれらの航空機は「大気衛星」という非公式の呼称を受けました。

今のところ、Solara が大気衛星としての地位を確立しているのは 2 つのことです。 1つ目は飛行高度です。この装置は高度 20,000 メートル以上で飛行できるように設計されており、考えられるあらゆる大気現象をほぼ超えることができます。装置は雲の上にぶら下がっており、さまざまな気象条件、どこ環境風はかなり安定しているか、少なくとも非常に予測しやすい傾向があります。非常に高いところにあるため、地表約 45,000 平方キロメートルがドローンの視野に即座に収まります。したがって、基地局は携帯電話通信ソララに設置されたこのステーションは、地表にあるそのようなステーション 100 箇所を置き換えることができます。

2 番目に重要なことは、デバイスが太陽エネルギーによって電力供給されていることです。ドローンの翼と尾翼のアクセス可能なすべての表面は特別なソーラーパネルで覆われており、翼にはリチウムイオン電池が取り付けられています。日中、Solara は驚くべき量のエネルギーを生成することができ、そのエネルギーは夜間にバッテリーを充電し続けるのに十分です。太陽光発電で動くドローンは燃料補給の必要がないため、最長5年間空中に留まることも可能だ。現時点では、1 か所の上を旋回するか、(長距離飛行をしたい場合は) 60 ノット弱 (約 111 km/h) の巡航速度で約 450 万キロメートルの距離を飛行することができます。 h)。同時に、デバイスの5年間の飛行期間は次の条件によってのみ決定されます。ライフサイクルそのため、このドローンがより長く空に留まるための前提条件がすべて揃っています。

デバイスの返品可能性も重要です。何か問題が発生した場合は、いつでも返却して、ペイロードと装置を保護することができます。ソララはまた、従来の人工衛星よりもはるかに安いと約束しているが、製造会社は新製品の価格の開示を急いでいない。このようなデバイスの量産化は、人類に次のような新たな機会をもたらします。地域インターネットまたはリアルタイムの地図表示を備えた Google マップ。しかし、Solara ドローンの登場は時代の終わりを意味するものではありません。宇宙衛星ただし、より多くの選択肢の選択肢が与えられます。

情報源:
-http://gearmix.ru/archives/4918
-http://aenergy.ru/4126
-http://lenta.ru/news/2013/08/19/solar
-http://nauka21vek.ru/archives/52274