태양열 비행기. 태양 에너지 활용 사례

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

오늘날 태양열 발전 장치를 사용하는 사람은 아무도 놀라지 않을 것입니다. 그럼에도 불구하고 지난 5월 5일 진행된 태양광 성층권 항공기 솔라스트라토스의 첫 시험비행은 의미 있는 사건이라 할 수 있다.

이 스위스 SolarStratos가 동료 태양 글라이더와 어떻게 다른지 궁금하실 것입니다. 유명한그가 1년 동안 지구를 한 바퀴 돌며 16번의 착륙을 했다고요? 아니면 120시간 안에 착륙하지 않고 지구 주위를 비행하려는 Fedor Konyukhov의 태양열 장치에서?

차이점은 SolarStratos가 더 높은 고도에 맞게 설계되었다는 것입니다. Fedor Konyukhov가 16km 위로 올라갈 계획이라면 스위스 성층권 비행기는 고도 25km 이상의 비행을 위해 설계되었습니다. 아직 무중력 상태는 없지만 전문가들은 이러한 성층권 층을 이미 우주 근처에 있다고 부릅니다. 이 지역의 발전은 매우 유망한 방향으로 간주됩니다. 사실 여기에서는 우주 위성보다 몇 배 더 저렴한 대기 통신 위성을 발사할 수 있습니다. 또는 감시 위성은 비용을 절약할 뿐만 아니라 보다 정확한 정보를 제공합니다. 결국, 예를 들어 지구 근처 궤도(160km 이상)보다 산불의 경계를 20-30km 높이에서 더 정확하게 결정하는 것이 가능합니다.

그건 그렇고, 얼마 전 러시아는 Sova 태양열 대기 위성 테스트를 시작했습니다. 하지만 이것은 무게가 12kg이고 날개 길이가 9m에 달하는 작은 드론입니다.

그리고 SolarStratos는 세계 최초의 본격적인 2인승 성층권 항공기입니다. 무게는 450kg, 동체 길이는 8.5m, 날개 길이는 25m입니다. 또한 22평방미터의 표면이 태양광 패널로 채워져 있습니다.

지난 봄, 스위스 연방 민간 항공국(Swiss Federal Civil Aviation Authority)은 SolarStratos 프로젝트 관리자인 Rafael Domian에게 비행 테스트 실시 권한을 부여했습니다. 그리고 5월 초 기적의 비행기가 첫 비행을 했습니다. 시험 조종사 Damian Hichier는 7분의 짧은 비행 동안 장치를 적당한 고도 300미터까지 들어올렸습니다. 설계자가 장치가 완벽하게 작동한다고 확신하면 비행기는 성층권으로 상승하기 시작합니다.

문제는 조종사가 실수할 권리가 없다는 것입니다. 비행기를 최대한 가볍게 만들기 위해 엔지니어들은 객실에 정상적인 압력과 온도를 유지하는 시스템을 갖추지 않았습니다. 영하 56도의 기온과 지구 표면보다 수십, 수백 배 낮은 대기압에서 살아남기 위해 두 조종사 모두 우주복을 입는다. 흥미로운 점은 스위스인이 다양한 옵션 중에서 러시아산 "팔콘(Falcon)" 우주복을 선택했다는 점입니다. 이 우주복은 우주 유영용이 아니지만 성간 우주 조건을 견딜 수 있습니다. 유일한 단점은 비상시 낙하산을 사용할 수 없다는 것입니다. 따라서 성층권 항공기의 안전성에 대한 요구가 높아지고 있습니다.

우리는 화석 연료를 사용하는 장치 그 이상을 달성할 수 있는 실제 기술을 시연할 수 있게 되어 매우 기쁩니다.”라고 Rafael Domyan은 말했습니다. — 전기 및 태양광 자동차가 엔진을 대체할 것입니다. 내부 연소 21세기 시장에서. 그리고 우리 항공기는 25,000미터의 고도에서 비행할 수 있으며 이는 가까운 우주 내에서 상업용 전기 및 태양광 항공 기회의 문을 열어줍니다.

도미안은 성층권으로 가는 항공편이 관광객들에게 판매될 수 있기를 바라고 있습니다.

TTX 솔라스트라토스

  • 길이 – 8.5미터
  • 날개 길이 – 24.9미터
  • 무게 – 450kg
  • 자율성 예비 – 24시간 이상
  • 드라이브 – 4블레이드 프로펠러, 직경 – 2.2미터
  • 모터 – 전력 32kW,
  • 모터 효율 – 90%
  • 조종사 수 – 2
  • 전력 – 태양 에너지
  • 태양전지 면적 – 22평방미터

언론인의 가벼운 손길로 무제한 시간 동안 공중에 머물 수 있는 태양열 항공기는 대기 위성이라고 불리기 시작했지만 이 개념에는 풍선과 같은 훨씬 더 많은 물체가 포함됩니다. 이 분야에서 가장 널리 알려진 프로젝트는 미국 회사인 Titan Aerospace의 Solara 50으로, 그 사진이 인터넷과 잡지 페이지에 넘쳐났습니다. 그러나 실제 항공편을 기다리는 사람은 아무도 없었습니다. 큰 비행기를 작은 비행기와 똑같이 만들 수 없다는 사실 때문에 이 개념은 실패했습니다. 비디오는 매우 아름다웠지만 아쉽게도 그러한 비행기는 날 수 없었습니다.

우리는 밤새도록 지냈어

약간의 확장을 통해 대기 위성의 "아버지"는 2001년 8월 3일 고도 29,524m에 도달한 NASA Helios 태양열 무인 차량이라고 할 수 있으며, 이는 날개 달린 항공기의 지속적인 수평 비행에 대한 현재 세계 고도 기록으로 남아 있습니다. 제트 엔진 없이 고도 29km 이상에서 40분 이상을 비행했습니다. 그러나 그는 적어도 하루 동안 공중에 머물지 못했고, 2003년 고도 850m에서 최대 공중 체류 기간 동안 시험 비행을 하던 중 헬리오스는 심한 난기류 지대에 빠져 붕괴되고 말았습니다. 태평양에 떨어졌습니다.

영국 회사 QinetiQ가 개발한 초경량 Zephyr 드론은 2007년에 UAV 비행 시간(54시간)에 대한 비공식 세계 기록을 세웠으며 훨씬 더 큰 성공을 거두었습니다. 2008년에는 30kg의 Zephyr-6가 공중에서 82.5시간을 비행했고, 2010년에는 30kg의 Zephyr-7이 최대 비행 고도 18km로 2주 동안 애리조나 사막 상공을 비행했습니다. 그 후 QinetiQ는 Airbus Defense and Space에 인수되었고 이 프로젝트는 완전히 군사적이고 비밀스러운 것이 되었습니다. 2015년 신형 Zephyr-8은 같은 2주 동안 공중에 머물렀지만 탑재량은 5kg이었습니다. 그리고 올해에는 날개 폭이 22.5m에 달하는 Zephyr S의 테스트가 시작된 것으로 알려졌습니다. Project Zephyr는 최신 기술을 이용할 수 있습니다. 예를 들어 리튬-황을 사용합니다. Li-S 배터리, 이는 시중에서 판매되는 것보다 두 배나 높은 특정 용량을 가지고 있습니다.

올해 강력한 Facebook은 이전에 거대한 고고도 드론 Aquila를 개발한 영국 회사 Ascenta를 인수한 후 게임에 뛰어들었습니다. 2016년 6월, Aquila는 처음으로 지금까지 90분 비행을 했습니다. 대기 위성 분야의 러시아 개발 정보 오랫동안 2016년 8월까지 아무 소식도 없었습니다.


수석 디자이너, 플라이 앤 디자인 항공 장비 14세에 시작했다. 제어 시스템의 기본 알고리즘, 안정성 및 제어 가능성 문제.

2016년 8월 2일, 러시아가 최대 고도 9km에서 50시간 이상 공중에 머물렀던 무인 차량을 성공적으로 테스트했다는 소식이 나왔습니다. 고등 연구 재단 부국장 Igor Denisov는 실험 비행이 이루어 졌다고 발표했습니다. 축소 모형고급 연구 재단과 Tiber 회사가 구현한 Owl 프로젝트의 프레임워크 내에서. 그리고 일주일 후 우리는 Tiber의 모스크바 사무실에 앉아 프로젝트 관리자 Yuri Tytsyk와 수석 디자이너 Vyacheslav Shpilevsky에게 기술적 세부 사항에 대해 물었습니다.


새로운 접근 방식

유연한 날개를 가진 비행기 아이디어는 2년 전 유리의 머릿속에 떠올랐다. 그는 글라이딩 친구들과 아이디어를 공유했습니다. 거의 모든 Sova 개발 팀이 글라이딩 클럽에서 왔으며 이는 프로젝트에서 볼 수 있습니다. 그의 친구들은 그를 지원했고, Yuri와 Vyacheslav는 지체 없이 날개 길이가 2미터인 폴리스티렌 폼으로 첫 번째 모델을 만들었습니다. 집 안뜰에서 일어난 첫 번째 출시의 감동적인 영상이 보존되었습니다. 모델이 날아갔고, 어떻게! 이것이 팀의 핵심이 형성된 방식입니다. Yuri가 프로젝트 관리자가 되고 Vyacheslav Shpilevsky가 수석 디자이너가 되었으며 Alexey Stratilatov가 그의 제어 시스템을 새로운 항공기 회로, 전자 부품 및 자동 조종 장치에 통합하는 일을 맡았습니다. 지난 몇 년 동안 그들은 약 20개의 프로토타입을 만들었습니다. 1년 전 이 프로젝트는 고등연구재단의 지원을 받아 9월에는 날개 길이가 28.5m에 달하는 실물 크기 장치가 이륙할 예정입니다.


하나의 실로 묶인

몇 달 동안 공중에 머물러야 하는 대기 위성은 하늘에서 어떻게 행동할까요? 낮에는 태양광 패널을 통해 배터리를 충전하고 가능한 가장 높은 고도에 도달하여 위치 에너지를 축적합니다. 일몰 후에는 에너지를 절약하면서 가능한 한 천천히 고도를 줄여야 합니다. 비행 에너지 유조선은 아직 발명되지 않았습니다. 따라서 장치는 최고의 글라이더 수준의 공기 역학을 가져야 하며 더 나아가 이를 능가해야 합니다. 공기역학적 효율(항공기가 1미터 추락할 때 몇 미터를 날 수 있는지)을 높이는 주요 방법 중 하나는 날개 확장(날개 폭과 평균 너비의 비율)입니다. 이 값이 50단위를 초과하는 기록적인 글라이더는 전 세계에서 3개뿐이며 이는 사실상 한계입니다. 클래식한 레이아웃을 사용하면 날개 전체 길이를 따라 배치되어 굽힘 모멘트를 흡수하는 강력한 힘 요소인 스파에 의해 날개가 부러지는 것을 방지할 수 있습니다. 날개가 길어질수록 스파링은 무거워지며 현대식 탄소 섬유 복합재도 상황을 저장하지 못합니다. 그리고 날개는 강력한 외피로 인해 비틀림으로부터 보호됩니다. 항공기 설계에 관한 모든 교과서에서는 항공기의 선형 치수가 증가함에 따라 입방체의 질량도 증가하므로 아름다운 개방형 프로토타입 모델을 실제 크기로 확장하면 종종 재난이 발생한다고 명시합니다. 그렇기 때문에 우리는 풀 사이즈 디자인을 보지 못했습니다. 고전적인 계획솔라라

Yuri Tytsyk의 아이디어는 특이했습니다. 고전적인 날개뼈와 비틀림에 민감한 피부를 사용하지 않고 유연한 날개를 만드는 것이었습니다. 비행 중 스트레스로 인해 알바트로스의 날개가 부러졌다는 이야기를 들어본 적이 있나요? 그러나 이 새들은 폭풍우 속에서 날아갑니다. 실험적이거나 기록적인 항공기는 말할 것도 없고 기존 항공기는 이를 방지합니다. 자연은 "유연한 솔루션"의 사용을 분명히 제안합니다. 새에게는 보조익도 없습니다. 날개 전체를 비틀어서 회전합니다.


“여기 사진에는 우리 셋이 비행기를 들고 있어요.” 유리가 컴퓨터에서 파일을 연다. "가장자리에 있는 두 사람이 놓으면 부서진다." 이 장치는 유연하고 깨지기 쉽습니다. 들고 다니면서 여러 번 부러뜨린 적도 있어요. 하지만 비행 중에는 이런 일이 일어나지 않습니다.” Vyacheslav Shpilevsky는 접근 가능한 이미지를 통해 나에게 아이디어를 설명하려고 합니다. "우리 장치는 새 떼와 같습니다. 새들의 날개 끝이 서로 묶여 있어 새들이 거리를 더 쉽게 유지할 수 있습니다." 본질적으로 "올빼미"는 매우 촘촘한 대형으로 비행하는 세 대의 항공기입니다. 전설적인 스위프트 플라이보다 더 밀도가 높습니다. 그리고 그들이 대형을 깨면 비행기는 무너질 것입니다. 이 장치 체계의 비행은 Alexey가 만든 자동 조종 장치와 Vyacheslav가 작성한 고유 알고리즘을 기반으로 하는 전자 장치 덕분에 가능해졌습니다.

또한 Owl에는 항공기의 롤 각도를 조절하는 날개 뒤쪽 가장자리의 고전적인 공기 역학적 제어 장치인 에일러론이 없습니다. 롤은 측면 건물의 후방 동체에 있는 수평 안정판에 의해 제어됩니다. 중앙 몸체의 꼬리는 헤딩과 피치를 담당합니다. Sova에는 두 개의 전기 모터가 있습니다. “모터가 많을수록 프로펠러도 많아지고, 많을수록 직경은 작아지고 가벼워집니다. — 유리는 모든 것에 대해 간단하고 논리적인 답변을 가지고 있습니다. "게다가 모터는 안정 장치로 테일 붐의 무게를 보상합니다."


대패 유전자

제작자의 글라이더 뿌리를 회상하면서 장치가 상승 기류를 사용하는지 묻습니다. 자동으로 고도를 얻나요? “이제 우리는 업스트림 흐름의 중심을 잡는 알고리즘을 구현했습니다. 장치가 상승하는 해류 영역을 만나면 회전하여 상승률이 더 높은 영역으로 이동합니다.” Yuri는 손으로 글라이더의 조작을 명확하게 보여주고 “자동으로 바로 그 부분까지의 흐름을 계산합니다. 구름의 가장자리. 상승 기류는 적운 구름의 아래쪽 가장자리 높이(약 2000m)까지 작동합니다. 흐름이 ​​사라지면 프로그램에 따라 계속해서 더 멀리 날아갑니다. 그는 여전히 상승하는 전류를 독립적으로 검색하는 방법을 모르고 있으며 지금은 아무도 이를 수행하는 방법을 모릅니다. 그러나 이것은 오히려 글라이더 조종사로서 우리의 관심사입니다. 왜냐하면 Sova는 열적 상승 기류가 거의 없는 구름 위에서 대부분의 시간을 보내기 때문입니다. 우리는 또한 난류 환경에서 장치의 생존 가능성을 테스트하기 위해 열을 사용했습니다. 장치가 눈에 띄게 흔들렸습니다.”

비행 내내 요금이 부과됩니다. 배터리"올빼미"는 30 % 이하로 떨어지지 않았고 대화 초반에 묻고 싶었던 질문을합니다. 그런 에너지 보유량이 있었다면 왜 새로운 기록을 세우지 않았습니까? Yuri Tytsyk은 "우리에게는 그런 일이 없었습니다. "라고 웃었습니다. "그리고 에너지 시스템이 자율적으로 작동하는 능력을 알아내기 위해서는 두 번의 충전-방전 주기이면 충분합니다."

2013년 5월 12일

2010년 여름은 항공 역사에 영원히 남을 것입니다. 최초의 유인 태양열 비행기하루 이상 직항 비행을 했습니다. 독특한 프로토타입 태양열 비행기 HB-SIA는 스위스 회사의 아이디어입니다 태양광충동그리고 상임 회장 Bertrand Piccard.

성공적인 테스트 후 회사 웹사이트에 게시된 그의 메시지에서 항공기 , Picard는 다음과 같이 말했습니다. “그때까지 우리는 누구의 신뢰도 진정으로 믿을 수 없었습니다. 이제 우리는 이 기술이 효과가 있다는 사실을 전체 정치 및 경제 세계에 실제로 보여줄 수 있습니다.”

7월 7일 이른 아침, 12,000명의 에너지 덕분에 태양전지길이가 64미터가 넘는 날개에 설치됨(Airbus A340 여객기의 크기와 상당히 비슷함) 특이하게 생긴무게가 1.5톤에 달하는 단좌 항공기가 스위스 Payerne의 비행장에서 이륙했습니다. 창립자 중 한 명인 57세의 스위스 조종사이자 사업가인 Andre Borschberg가 주도권을 잡았습니다.

착륙 후 그는 “내 인생에서 가장 놀라운 비행이었다”고 말했다. “그냥 앉아서 매 시간마다 배터리 수준이 올라가는 것을 지켜보면서 배터리 용량이 밤새도록 지속될지 궁금했습니다. 그 결과, 연료 한 방울도, 환경 오염도 없이 26시간 동안 비행할 수 있었습니다!”

처음은 아니다 태양열 비행기, 사람이 만들었지 만 조종사를 태우고 낮과 밤의 경계를 넘은 최초의 사람입니다.

모델 태양광 항공기 1970년대 최초로 저렴한 태양광 전지가 시장에 출시되면서 등장하기 시작했고, 80년대에는 유인 비행이 시작되었습니다. Paul McCready가 이끄는 미국 팀은 인상적인 여러 시간 비행을 수행한 2.5kW Solar Challenger 항공기를 만들었습니다. 1981년에 그는 영국 해협을 횡단하는데 성공했습니다. 그리고 유럽에서는 독일의 Gunter Rohelt가 자신의 Solair 1 모델을 타고 하늘을 날았습니다. 이 모델에는 총 출력이 약 2.2kW인 2500개의 셀이 장착되어 있습니다.

1990년 미국인 Eric Raymond는 Sunseeker를 타고 미국을 횡단했습니다. 그러나 20개 정거장의 여정은 2개월 이상(비행시간 121시간)이 걸렸고, 가장 긴 구간은 약 400㎞에 달했다. 모델 무게 항공기 89kg에 불과한 실리콘을 장착한 태양 전지판 .

90년대 중반에는 몇 대의 유사한 항공기가 Berblinger 대회에 참가했습니다. 그들은 높이 450m에 도달하고 날개 평방 미터당 약 500W의 태양 에너지로 생존해야 하는 과제에 직면했습니다. 1996년 상은 슈투트가르트 대학의 보이트-니츠슈만(Voight-Nietzschmann) 교수의 모델에게 주어졌습니다. 그의 Icare II는 26평방미터의 면적에 25미터 에너지 날개를 가지고 있었습니다. 미터.

2001년에 NASA를 위해 특별히 개발된 Helios라고 불리는 AeroVironment의 태양광 드론은 날개 길이가 70m가 넘고 높이가 30km 이상으로 상승했습니다. 2년 후, 그는 격동을 만나 태평양 어딘가에서 사라졌다.

2005년 앨런 코코니(Alan Cocconi)와 그의 회사 AC 프로펄전(AC Propulsion)이 개발한 날개 길이 약 5m의 소형 드론이 처음으로 48시간 이상의 비행에 성공했다. 낮 동안 쌓인 에너지로 인해 항공기 야간비행도 가능했다. 마지막으로 2007~2008년에 영미 회사인 QuinetiQ가 성공적인 비행을 수행했습니다. 항공기 54시간과 83시간 동안 제퍼. 차량의 무게는 약 27kg, 날개 길이는 12m, 비행 고도는 18km를 초과했습니다.

프로젝트 태양열 항공기 Solar Impulse의사, 여행자, 사업가이자 기록을 깨는 비행가인 지칠 줄 모르는 베르트랑 피카드의 에너지가 아니었다면 나는 그림과 스케치의 소용돌이에서 거의 벗어날 수 없었을 것입니다. 하지만 유전자도 도움이 된 것 같습니다.

혁신가의 할아버지 Auguste Picard는 유명한 물리학자이자 아인슈타인의 친구이자 항공 및 수중 과학의 선구자 중 한 명이며 최초의 심해 차량 및 성층권 풍선의 발명가인 Marie Curie였습니다. 으로 극복한 열기구 30대 초반에 키가 15km에 달했던 그는 세계 최초로 지구 표면의 곡면을 직접 눈으로 본 사람이 되었습니다.

그런 다음 Auguste는 철수되었고 발명가는 심해 차량을 만들었으며 이를 Bathyscaphe라고 불렀습니다. 여러 차례의 공동 다이빙을 마친 후, 그의 아들 Jacques Piccard는 세계 해양의 비밀을 탐구하는 데 열정을 갖게 되었고 마리아나 해구(수심 11km) 바닥을 방문한 개척자 중 한 사람이 되었습니다. 그런 다음 Jacques는 아버지의 작업을 기반으로 세계 최초의 관광객을 위한 잠수함과 걸프 스트림 탐험을 위한 중형경관을 만들었습니다.

1958년에 태어난 아버지 베르트랑 피카르(Bertrand Piccard) 덕분에 어렸을 때 자신의 미래를 크게 결정한 뛰어난 사람들을 개인적으로 만날 수 있는 특별한 기회를 가졌습니다. 스위스의 유명한 구조 조종사 헤르만 가이거(Hermann Geiger)와 함께 처음으로 알프스를 횡단한 비행을 기록했습니다. 세계 우주 비행의 기둥 중 하나인 플로리다에서 다이빙을 가르친 브레이킹 다이버 자크 마욜, 우주비행사와 NASA 직원들에게 그를 소개한 베르너 폰 브라운.

16세에 플로리다에서 잇달아 귀국 실습 코스심해 다이빙을 하던 베르트랑은 행글라이더를 발견하면서 첫 항공 여행을 떠났습니다. 곧 유럽에서 이 스포츠의 선구자가 된 사람이 바로 그 사람이었다는 것이 놀라운 일이겠습니까? 몇 년 후 Picard는 스위스 행글라이딩 연맹의 창립자이자 전문 강사가 되었을 뿐만 아니라 공중 곡예, 열기구, 낙하산 등 가능한 모든 것을 시도했습니다. Picard는 여러 번 이 스포츠에서 유럽 챔피언이 되었으며 마침내 전동 행글라이더를 타고 스위스-이탈리아 알프스 상공을 비행한 최초의 사람이 되었습니다.

어느새 그 "바람이 잘 통하는" 취미는 그에게 전문적인 실험실이 되었습니다. 극한 상황에 처한 사람들의 행동에 관심이 있는 Picard는 정신과에 입학했고 몇 년 후 로잔 대학교 의과대학에서 심리 치료 분야의 박사 학위를 받은 후 자신의 진료를 시작했습니다. Bertrand가 특히 관심을 보인 주제는 의료 최면 기술이었습니다. 그는 유럽과 미국의 대학과 동남아시아의 도교 추종자들로부터 누락된 지식을 받았습니다.

Picard를 다시 하늘로 데려온 것은 바로 이러한 관심이었습니다. 1992년 크라이슬러는 크라이슬러 챌린지(Chrysler Challenge)라고 불리는 최초의 대서양 횡단 열기구 경주를 조직했습니다. 벨기에 비행가 Wim Verstraaten은 Picard를 부조종사로 초대했습니다. 그는 최면에 능숙한 심리 치료사가 탑승하면 다른 팀에 비해 좋은 이점이 될 수 있다고 확신했습니다. 그래서 그런 일이 일어났습니다. Verstraten과 Picard의 승무원은 마라톤을 쉽게 완주하고 역사적인 경주에서 우승하여 5일간의 5,000km 비행 끝에 스페인에 착륙했습니다.

Picard에게 비행은 단순한 계시가 아니라 자연과 상호 작용하는 새로운 방식이었습니다. 18년간의 행글라이딩 생활 끝에 그는 모터나 방향타 없이 바람의 의지에 의지해 전 세계를 날아다니는 새로운 꿈을 갖게 되었습니다.

그리고 그 꿈이 이루어졌습니다. 첫 번째 시도가 아니더라도. 스폰서는 스위스 시계 제조사인 브라이틀링과 국제 올림픽 위원회였습니다. 3년간의 준비 끝에 1997년 1월 12일, 브라이틀링 오비터(Breitling Orbiter)라는 기구가 스위스 비행장에서 이륙했으나 기술적 문제로 인해 6시간 만에 착륙했습니다. 브라이틀링 오비터 2(Breitling Orbiter 2)는 1998년 2월에 이륙했지만 또 다시 목적지에 도달하지 못했습니다. 이번에는 중국 당국이 Picard에 항공 통로 제공을 거부한 후 버마에서 중단이 발생했습니다. 이번 비행은 역사상 가장 긴 열기구 여행(9일 이상)이었지만, 여전히 목표를 달성하지 못했습니다.

마침내 세 번째 풍선은 1999년 3월 스위스를 떠나 거의 20일 동안 45,000km 이상을 비행한 후 이집트에 착륙했습니다. 전례 없는 여행을 통해 Picard는 7개의 세계 기록을 깨고 여러 명예 과학 칭호를 얻었으며 그의 유명한 아버지 및 할아버지와 함께 백과사전에 포함되었습니다.

브라이틀링 오비터 3(Breitling Orbiter 3)는 미국 스미소니언 항공우주 박물관에 보관되어 있었으며, 베르트랑 피카르(Bertrand Piccard)는 여러 권의 책을 집필했으며 수많은 강의와 세미나에서 환영 손님이 되었습니다.

2003년에 지칠 줄 모르는 Picard는 유인 우주선 제작을 맡는 새롭고 훨씬 더 야심찬 사업을 발표했습니다. 태양열 항공기, 지구 전체를 날아갈 수 있습니다. 이것이 프로젝트가 나타난 방식입니다 태양광충동.

Picard의 파트너이자 회사의 대체할 수 없는 CEO는 스위스 조종사이자 사업가인 Andre Borschberg였습니다. 그는 취리히에서 태어나 로잔연방폴리테크닉대학(EPFL)에서 공학을 전공하고, 전설적인 매사추세츠 공과대학에서 경영학 학위를 받았으며, 이후 다양한 비즈니스의 창립자이자 관리자로서 폭넓은 경험을 축적했습니다. 프로젝트. 게다가, 어린 시절 Andre는 항공을 좋아했습니다. 그는 스위스 공군 학교에서 공부했으며 가능한 모든 카테고리의 비행기와 헬리콥터를 전문적으로 조종할 수 있는 권리를 부여하는 수십 개의 라이센스를 받았습니다.

Borschberg는 세계 최대 컨설팅 회사 중 하나인 McKinsey에서 5년 동안 근무한 후 자신의 벤처 펀드를 설립하고 두 개의 첨단 기술 회사를 설립하고 자선 재단을 설립했습니다.

2003년 로잔에서 Picard와 Borschberg는 Picard 개념 구현의 근본적인 엔지니어링 타당성을 확인하는 예비 연구를 수행했습니다. 계산 결과 생성이 확인되었습니다. 항공기 ~에 태양열 구동이론적으로 가능합니다. 2003년 11월, 프로젝트가 공식적으로 시작되었고 프로토타입 개발이 시작되었습니다.

2005년부터 브뤼셀 왕립기상연구소는 제네바와 취리히 공항의 실제 조건에서 모형 항공기의 시험 가상 비행을 시뮬레이션해 왔습니다. 주된 임무는 최적의 경로를 계산하는 것이었습니다. 오랫동안 태양을 덮고 있는 구름 아래 있었기 때문입니다. 태양열 비행기나는 할 수 없었다. 그리고 마침내 2007년에 항공기 생산이 시작되었습니다.


2009년에 첫째가 태어났다. HB-SIA시험 비행을 준비했습니다. 설계를 작성하는 과정에서 엔지니어는 두 가지 주요 작업에 직면했습니다. 무게를 최소화하는 것이 필요했습니다 항공기 , 동시에 최대 전력 가용성과 효율성을 달성합니다. 첫 번째 목표는 특별히 고안된 "충전재"인 탄소 섬유의 사용과 불필요한 것들을 모두 제거함으로써 달성되었습니다. 예를 들어, 조종석에는 난방 시스템이 없었기 때문에 Borschberg는 특수 보온복을 사용해야 했습니다.

분명한 이유로 주요 문제는 태양 에너지를 획득, 축적 및 최적으로 사용하는 문제가 되었습니다. 일반적인 오후에는 지구 표면의 각 평방미터에 약 1,000와트, 즉 1.3마력의 열이 공급됩니다. 200 평방미터 12% 효율의 광전지는 약 6kW의 에너지를 생산합니다. 이건 너무한 걸까요? 전설적인 라이트 형제가 1903년에 거의 같은 금액을 처분할 수 있었다고 가정해 보겠습니다.

Pa 날개 표면 태양열 비행기 12,000개가 넘는 셀이 설치되었습니다. ISS에 설치된 패널 수준에서는 효율성이 더 높아질 수 있습니다. 그러나 더 효율적인 셀은 무게도 더 큽니다. 무중력 상태에서는 이는 아무런 역할을 하지 않습니다(오히려 우주 "트럭"을 사용하여 에너지 농장을 궤도로 들어올릴 때). 하지만 태양열 비행기 Picara는 배터리에 저장된 에너지를 사용하여 밤에도 계속 비행해야 했습니다. 그리고 여기에서 모든 추가 킬로그램이 중요한 역할을 했습니다. 태양전지는 기계에서 가장 무거운 부품(100kg, 즉 항공기 무게의 약 4분의 1)으로 밝혀졌기 때문에 이 비율을 최적화하는 것이 엔지니어링 팀에게 가장 어려운 작업이 되었습니다.

마지막으로, 태양열 비행기독특한 온보드를 설치했습니다 컴퓨터 시스템, 모든 비행 매개 변수를 평가하고 조종사와 지상 승무원에게 필요한 정보를 제공합니다. 총 엔지니어 태양광충동프로젝트 시행 과정에서 재료 및 태양 에너지 분야에서 약 60개의 새로운 기술 솔루션이 탄생했습니다.

2010년에 최초로 매우 성공적인 시험 비행이 시작되었으며, 이미 7월에 Andre Borschberg는 역사적인 24시간 비행을 했습니다.

Borschberg는 “아침까지 배터리 충전량이 10% 정도였습니다.”라고 말했습니다. "이것은 우리에게 놀랍고 전혀 예상치 못한 결과입니다." 우리 비행기는 여객기 크기이고 무게는 자동차만큼 나가지만, 모페드보다 더 많은 에너지를 사용하지 않습니다. 이는 비단 항공산업뿐만 아니라 새로운 시대의 시작입니다. 우리는 재생 가능 에너지의 잠재력을 보여주었습니다. 재생 가능 에너지로 비행할 수 있다면 다른 많은 일도 할 수 있습니다. 새로운 기술의 도움으로 우리는 일상적인 생활 수준을 유지할 수 있으면서도 훨씬 적은 에너지를 소비합니다. 결국 우리는 여전히 내연기관과 자원 가격에 너무 의존하고 있습니다!”

HB-SIA- 프로토타입의 기술 데이터

  • 비행 고도 - 8,500m
  • 최대 중량 - 1,600kg
  • 순항 속도 - 70km/h
  • 최소 속도 - 35km/h
  • 윙스팬 - 63.4m
  • 날개 면적 - 200평방미터
  • 길이 - 21.85m
  • 높이 - 6.4m
  • 힘 발전소— 4×7.35kW
  • 발전소 나사의 직경은 3.5m입니다.
  • 배터리 무게 - 400kg
  • 태양전지 효율(단결정 11,628개) - 22.5%

하다 태양 항공미래? 물론 Borschberg는 약속합니다. 1903년에 라이트 형제는 비행기로 대서양을 횡단하는 것이 불가능하다고 확신했습니다. 그리고 25년 후, 찰스 린드버그는 뉴욕에서 파리까지 비행에 성공했습니다. 최초의 100인승 여객기를 만드는 데에도 같은 수년이 걸렸습니다. Picard와 Borschberg 팀은 아직 여정의 시작 단계에 있습니다. 작업 프로토타입의 최대 속도는 시속 70km를 넘지 않습니다. 그러나 첫 번째 단계는 이미 취해졌습니다.

그러나 태양광충동다음에 무슨 일이 일어날지 이미 알고 있습니다. 2012~2013년 프로토타입 태양열 비행기업데이트된 장비와 일정한 객실 압력을 갖춘 HB-SIB가 최초로 출시되어야 합니다. 세계 여행"태양 날개"에. 리프팅 표면의 폭은 약 80m로 현대 여객기의 폭보다 큽니다. 비행은 고도 12km에서 이뤄질 것으로 예상된다. 사실, 그것은 연속적이지 않을 것입니다. 두 명의 조종사가 승무원을 교체하려면 5번의 착륙이 필요합니다. 결국, 여전히 낮은 선형 속도로 비행하는 데는 3~4일 이상이 소요됩니다.

그렇더라도 Picard의 프로젝트는 낙관론을 불러일으킵니다. 아마도 수십 년 안에 항공사들은 곧 “석유가 고갈될 것이다”라는 성찬의 주문을 반복하는 것을 마침내 중단하게 될 것입니다. 끝날까요? 글쎄요. 우리는 등유가 아닌 태양에너지로 비행할 것입니다!

그리고 나는 또한 당신에게 그것이 어떤 큐브로 만들어졌는지 상기시키고 알아낼 것입니다 원문은 홈페이지에 있습니다 InfoGlaz.rf이 사본이 작성된 기사에 대한 링크 -


연료비는 비행 비용의 가장 중요한 구성 요소 중 하나입니다. 비행기. 그러나 다음과 같은 발전 덕분에 선시커 듀오, 미래에는 아마도 그것들을 모두 제거하는 것이 가능할 것이며 예외없이 항공기는 전기 같은.




전 세계의 여러 개발 팀은 이전 모델보다 더 빠르고 경제적이며 내구성이 뛰어난 새로운 전기 항공기를 만들기 위해 노력하고 있습니다. 그 중 가장 유명한 사람 중에는 개발한 Bertrand Piccard와 Andre Borschberg, 최근 일반 항공을 위한 AERO 글로벌 쇼에서 자신의 새로운 창작물인 Sunseeker Duo를 선보인 Eric Paymond가 있습니다.

Sunseeker Duo는 한 사람뿐만 아니라 두 사람을 동시에 태울 수 있는 세계 최초의 전기 항공기입니다. 이것은 날개에 전기 모터, 배터리 및 태양열 패널이 추가된 독일 직렬 글라이더 Stemme S-10을 기반으로 제작되었습니다.



후자의 경간은 23m이며, 이 전체 표면은 비행 중에 직접 전기를 생산할 수 있는 태양광 패널로 덮여 있습니다. 배터리를 완전히 충전하면 Sunseeker Duo는 25분 동안만 비행할 수 있지만 날씨가 좋고 구름이 없으면 비행 시간이 몇 시간으로 늘어납니다. 태양이 날개에 비치는 한 비행기는 비행할 수 있습니다. 동시에 이 항공기는 여전히 글라이더 모드에서 작동할 수 있으므로 이러한 유형의 비행에서는 엔진이 고도를 얻는 데만 필요하기 때문에 이러한 모든 매개변수가 자동으로 여러 번 증가합니다.



흥미로운 사실은 Eric Paymond가 자신의 프로젝트를 구현하는 데 필요한 금액을 모금한 Kickstarter 사이트 덕분에 Sunseeker Duo 전기 항공기의 제작이 가능했다는 것입니다.

Sunseeker Duo의 창시자는 자신의 아이디어를 세계에서 가장 빠른 전기 비행기라고 부르지만 비행할 수 있는 최대 속도는 어디에도 나와 있지 않습니다.

미국 회사인 Titan Aerospace는 최대 5년 동안 공중에 머물 수 있는 태양열 UAV의 프로토타입을 시연했습니다. 이 장치는 약 2만 미터의 고도에서 순항하며 표면을 촬영하거나 대기 위성 역할을 합니다. Titan Aerospace의 개발자들은 2014년에 첫 번째 항공기를 비행할 준비가 되어 있습니다. 그들의 개념이 유망한 미래를 가질 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

오늘날 전통적인 우주 위성은 자신의 책임을 꽤 잘 수행하지만 여러 가지 단점이 있습니다. 예를 들어, 위성 자체는 꽤 비싸서 궤도에 진입하는 데에도 상당한 비용이 들고, 게다가 이미 작동에 들어간 경우 다시 되돌릴 수 없습니다. 그러나 미국 회사인 타이탄 에어로스페이스(Titan Aerospace)는 이러한 모든 문제에서 벗어날 수 있는 우주 위성의 대안을 내놓고 있습니다. 솔라라(Solara)라고 불리는 무인 고고도 항공기는 '대기 위성'으로 작동하도록 설계됐다. 즉, 지구 대기권 상층부에서 꽤 오랜 시간 동안 자율적으로 비행할 수 있도록 설계됐다.


이 회사는 현재 Solara 드론의 두 가지 모델을 개발하고 있습니다. 첫 번째 솔라라 50은 날개 길이가 50m, 길이가 15.5m, 무게가 159kg, 탑재량은 최대 32kg이다. 더 거대한 Solara 60은 날개 길이가 60m에 달하고 최대 100kg을 운반할 수 있습니다. 유효 탑재량. 장치의 꼬리와 상부 날개는 3,000개의 태양전지로 덮여 있어 낮 동안 최대 7kWh의 에너지를 생성할 수 있습니다. 순항 고도 20,000m에서 대기 위성은 구름 높이 위에 있으므로 기상 요인의 영향을 받지 않습니다. 수집된 에너지는 온보드 리튬 이온 배터리에 저장되어 야간에 엔진, 자동 조종 장치, 원격 측정 시스템 및 센서에 전원을 공급합니다. 대기위성은 완전히 자율적으로 작동해 최대 5년 동안 지구 대기권 상층부에 머물렀다가 지상으로 돌아와 탑재량을 되돌려 받을 수 있을 것으로 예상된다. 예비 부품을 위해 분해됩니다.

무인비행체의 순항속도는 시속 100㎞ 정도, 작전반경은 450만㎞ 이상인 것으로 알려졌다. 전문가에 따르면 드론은 대부분 지구 표면의 특정 영역에서 원을 그리며 비행합니다. 이러한 애플리케이션에는 객체 추적, 감시, 실시간 매핑, 날씨, 작물, 숲, 사고 현장 모니터링 및 일반 저고도 위성이 처리할 수 있는 거의 모든 작업이 포함됩니다.

게다가 타이탄 항공우주 전문가들은 각각의 드론이 지구 표면의 17,000제곱킬로미터에 달하는 셀룰러 범위를 동시에 제공하고 100개 이상의 지상 타워와 통신을 유지할 수 있을 것이라고 말합니다. 현재 미국인들은 이미 대기 위성의 소형 모델을 테스트했으며 2013년 후반에 Solara 50 및 60 장치의 전체 크기 버전을 출시할 수 있기를 희망하고 있습니다.

예비 전문가 추정에 따르면 Solara 장치를 사용하여 지구 표면을 다중 스펙트럼 이미징하는 데 드는 비용은 평방 킬로미터당 5달러에 불과합니다. 이는 비슷한 품질의 위성 데이터 가격보다 즉시 7배 저렴합니다. 또한 이러한 드론은 반경 30km 이내의 지역에 통신 서비스를 제공할 수 있으며 이는 대부분의 교외 지역이 있는 런던이나 모스크바와 같은 현대 대도시와 상당히 비슷합니다. 대도시의 일반적인 조건에서는 아직 이러한 시스템이 필요하지 않지만 회사는 비상 상황이나 저개발 국가에서 드론이 유용할 수 있다고 믿습니다. Titan Aerospace는 유명한 컴퓨터 회사인 Google이 이미 Solara 무인 차량에 관심을 갖게 되었다고 말하며, 이를 자체 인터넷 아프리카 프로젝트의 일부로 사용할 수 있습니다.


무선 신호를 중계하기 위해 이동식 고고도 차량(풍선 또는 비행기)을 사용하는 것이 오랫동안 제안되었지만, 이 아이디어의 실제 적용은 적합한 전원이 부족하여 방해를 받았습니다. 배터리는 너무 무거웠고, 태양광 패널은 효율성이 부족했습니다. 태양광 패널을 장착한 최초의 실험용 항공기는 1990년대 NASA에 의해 설계 및 제작되었으며, 이 항공기는 비공식 명칭인 "대기 위성"을 받았습니다.

현재 Solara를 대기 위성으로 굳건히 하는 두 가지 요소가 있습니다. 첫 번째는 비행 고도입니다. 이 장치는 20,000m 이상의 고도에서 비행하도록 설계되어 가능한 모든 대기 현상을 거의 능가할 수 있습니다. 장치는 구름 위에 매달려 있으며 다양한 기상 조건, 어디 환경그리고 바람은 상당히 안정적이거나 적어도 매우 예측 가능한 경향이 있습니다. 이 정도 높이에서는 지구 표면의 약 45,000제곱킬로미터가 드론의 시야에 즉시 들어옵니다. 그러므로 기지국 셀룰러 통신 Solara에 설치된 는 지구 표면에 있는 그러한 관측소 100개를 대체할 수 있습니다.

두 번째로 중요한 점은 장치가 태양 에너지로 구동된다는 것입니다. 드론 날개와 꼬리의 접근 가능한 모든 표면은 특수 태양전지판으로 덮여 있으며 날개에는 리튬 이온 배터리가 장착되어 있습니다. 낮 동안 Solara는 엄청난 양의 에너지를 생성할 수 있으며, 이는 남은 밤 동안 배터리를 충전 상태로 유지하기에 충분합니다. 태양광 발전 드론은 연료를 재충전할 필요가 없기 때문에 최대 5년 동안 공중에 머물 수 있습니다. 이때 한 곳을 선회하거나 (장거리 비행을 원하는 장치의 경우) 60노트(약 111km/h) 미만의 순항 속도로 약 4,500,000km의 거리를 비행할 수 있습니다. 시간). 동시에 장치의 5년 비행 기간은 다음에 의해서만 결정됩니다. 수명주기구성 요소 중 일부가 포함되어 있으므로 이 드론이 훨씬 더 오랫동안 하늘에 머물기 위한 모든 전제 조건이 있습니다.


장치의 반품 가능성도 중요합니다. 문제가 발생하면 페이로드와 장치를 보존하면서 언제든지 다시 되돌릴 수 있습니다. Solara는 또한 제조 회사가 신제품 가격을 공개하기 위해 서두르지 않지만 기존 위성보다 훨씬 저렴할 것이라고 약속합니다. 이러한 장치의 대량 생산 출시는 인류에게 다음과 같은 새로운 기회를 열어줍니다. 지역 인터넷또는 실시간 지도 표시 기능이 있는 Google 지도. 하지만 솔라라 드론의 등장이 한 시대의 종말을 의미하는 것은 아니다. 우주 위성, 더 많은 대안을 선택할 수 있지만.

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



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