Avion cu energie solară. Exemple de utilizare a energiei solare

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

Astăzi nu vei surprinde pe nimeni cu dispozitive alimentate cu energie solară. Cu toate acestea, primul zbor de testare al aeronavei stratosferice cu energie solară SolarStratos, care a avut loc pe 5 mai, poate fi numit un eveniment semnificativ.

Vă puteți întreba cum diferă acest Swiss SolarStratos de colegul său planor solar. celebru pentru că a înconjurat globul într-un an, făcând 16 aterizări? Sau de la aparatul alimentat cu energie solară al lui Fedor Konyukhov, care intenționează să zboare în jurul Pământului pe el fără să aterizeze în 120 de ore?

Diferența este că SolarStratos este proiectat pentru altitudini mai mari. Dacă Fedor Konyukhov plănuiește să urce cu 16 kilometri în sus, atunci avionul stratosferic elvețian este proiectat pentru zboruri la o altitudine de 25 de kilometri și mai mare. Nu există încă imponderabilitate acolo, dar experții numesc aceste straturi ale stratosferei deja aproape de spațiu. Dezvoltarea acestei zone este considerată o direcție foarte promițătoare. Cert este că aici puteți lansa sateliți de comunicații atmosferice, care sunt de câteva ori mai ieftini decât sateliții spațiali. Sau sateliți de supraveghere, aceștia nu numai că vor economisi bani, ci vor oferi și informații mai precise. La urma urmei, de la o înălțime de 20-30 de kilometri este posibil să se determine cu mai multă precizie, de exemplu, limitele unui incendiu de pădure decât de pe orbita aproape de Pământ (peste 160 km).

Apropo, nu cu mult timp în urmă, Rusia a început să testeze satelitul atmosferic alimentat de energie solară Sova. Dar aceasta este o dronă mică, care cântărește 12 kilograme și o anvergură a aripilor de 9 metri.

Iar SolarStratos este primul avion stratosferic cu două locuri din lume. Cântărește 450 de kilograme, lungimea fuzelajului este de 8,5 metri, anvergura aripilor este de 25 de metri. Mai mult, 22 de metri pătrați de suprafață sunt ocupați de panouri solare.

În primăvară, Autoritatea Federală de Aviație Civilă Elvețiană a acordat managerului de proiect SolarStratos Rafael Domian permisiunea de a efectua teste de zbor. Și la începutul lunii mai avionul minune și-a făcut primul zbor. Pilotul de testare Damian Hichier a ridicat dispozitivul la o altitudine modestă de 300 de metri în timpul unui zbor scurt de 7 minute. Avionul va începe să urce în stratosferă atunci când designerii vor fi convinși că dispozitivul funcționează perfect.

Problema este că pilotul nu are dreptul să greșească: pentru a face avionul cât mai ușor posibil, inginerii nu au echipat cabina cu sisteme de menținere a presiunii și temperaturii normale. Pentru a supraviețui la o temperatură de minus 56 de grade și o presiune atmosferică de zeci și sute de ori mai mică decât pe suprafața Pământului, ambii piloți și-au îmbrăcat costume spațiale. Ce este interesant: elvețienii au ales costumul spațial rusesc „Falcon” dintre diverse opțiuni, nu este destinat plimbărilor în spațiu, dar îi permite să reziste la condițiile spațiului interstelar; Singurul negativ este incapacitatea de a folosi parașuta în caz de urgență. Prin urmare, se impun cerințe sporite pentru siguranța unei aeronave stratosferice.

Suntem foarte încântați că putem demonstra o tehnologie funcțională care ne permite să realizăm mai mult decât dispozitive care folosesc combustibili fosili”, a spus Rafael Domyan. — Mașinile electrice și solare vor înlocui motoarele ardere internă de pe piață în secolul XXI. Și aeronavele noastre pot zbura la altitudini de 25.000 de metri și acest lucru deschide ușa către oportunități comerciale de aviație electrică și solară în spațiul apropiat.

Domyan speră că zborurile către stratosferă pot fi vândute turiștilor.

TTX SolarStratos

Lungime - 8,5 metri
Anvergura aripilor – 24,9 metri
Greutate - 450 de kilograme
Rezervă de autonomie – mai mult de 24 de ore
Acționare – elice cu 4 pale, diametru – 2,2 metri
motor – putere electrică 32 kW,
Eficiența motorului - 90%
Numărul de piloți – 2
Putere – energie solară
Suprafata bateriei solare – 22 metri patrati

Cu mâna uşoară a jurnaliştilor, aeronavele alimentate cu energie solară capabile să stea în aer un timp nelimitat au început să fie numite sateliţi atmosferici, deşi acest concept include mult mai multe obiecte, precum baloanele. Cel mai mediatizat proiect în această zonă a fost Solara 50 al companiei americane Titan Aerospace, poze cu care au inundat internetul și paginile revistelor. Dar nimeni nu a așteptat zboruri reale. Conceptul a eșuat din cauza faptului că un avion mare nu poate fi făcut la fel ca unul mic. Videoclipul s-a dovedit a fi foarte frumos, dar un astfel de avion, din păcate, nu putea zbura.

A durat noaptea

Cu o oarecare întindere, „părintele” sateliților atmosferici poate fi numit vehiculul fără pilot cu energie solară NASA Helios, care la 3 august 2001 a atins o altitudine de 29.524 m, ceea ce rămâne recordul mondial actual de altitudine pentru zborul orizontal susținut pentru aeronavele cu aripi. fără motoare cu reacție și a petrecut mai mult de 40 de minute la o altitudine de peste 29 km. Cu toate acestea, nu a reușit să rămână în aer cel puțin o zi, iar în 2003, în timpul unui zbor de probă pentru durata maximă a șederii în aer la o altitudine de 850 m, Helios a căzut într-o zonă de turbulențe severe, s-a prăbușit și a căzut în Oceanul Pacific.

Un succes mult mai mare a fost obținut de drona ultra-ușoară Zephyr dezvoltată de compania britanică QinetiQ, care în 2007 a stabilit un record mondial neoficial pentru durata zborului pentru un UAV - 54 de ore. În 2008, Zephyr-6 de 30 de kilograme a petrecut 82,5 ore în aer, iar în 2010, Zephyr-7 de 30 de kilograme a rezistat două săptămâni peste deșertul Arizona, cu o altitudine maximă de zbor de 18 km. După aceasta, QinetiQ a fost achiziționat de Airbus Defence and Space, iar proiectul a devenit complet militar și secret. Noul Zephyr-8 în 2015 a rămas în aer aceleași două săptămâni, dar cu o sarcină utilă de 5 kg. Și în acest an se raportează că au început testarea lui Zephyr S cu o anvergură a aripilor de 22,5 metri. Proiectul Zephyr are acces la cea mai recentă tehnologie. De exemplu, folosește litiu-sulf baterii Li-S, care au o capacitate specifică de două ori mai mare decât cele disponibile pe piață.

Anul acesta, puternicul Facebook a intrat în joc, după ce a achiziționat anterior compania britanică Ascenta, care a dezvoltat drona gigantică de mare altitudine Aquila. În iunie 2016, Aquila a efectuat primul zbor, până acum, de 90 de minute. Despre evoluțiile rusești în domeniul sateliților atmosferici pentru o lungă perioadă de timp nu s-a auzit nimic până în august 2016.

Designer șef, zbor și design echipamente de aviațieînceput la vârsta de 14 ani. Algoritmi de bază ale sistemului de control, probleme de stabilitate și controlabilitate.

Pe 2 august 2016, a apărut știrea că Rusia a testat cu succes un vehicul fără pilot care a stat în aer mai mult de 50 de ore la altitudini de până la 9 km. Directorul general adjunct al Fundației pentru Cercetare Avansată Igor Denisov a anunțat că a fost efectuat un zbor experimental model la scarăîn cadrul proiectului Owl, implementat de Fundația pentru Cercetare Avansată și compania Tiber. Și o săptămână mai târziu ne-am așezat în biroul din Moscova din Tibru și i-am întrebat pe managerul de proiect Yuri Tytsyk și pe designerul șef Vyacheslav Shpilevsky despre detalii tehnice.

Noua abordare

Ideea unui avion cu o aripă flexibilă i-a venit în minte lui Yuri în urmă cu doi ani. Ideea le-a împărtășit prietenilor săi de planorism: aproape toată echipa de dezvoltare Sova provenea din cluburi de planorism, iar acest lucru se vede în proiect. Prietenii lui l-au susținut și fără întârziere, Yuri și Vyacheslav au realizat primul model din spumă de polistiren cu o anvergură de doi metri. S-au păstrat imagini emoționante ale primelor lansări, care au avut loc în curtea casei. Modelul a zburat, și cum! Așa s-a format nucleul echipei - Yuri a devenit manager de proiect, Vyacheslav Shpilevsky a devenit designer-șef, iar Alexey Stratilatov a preluat integrarea sistemului său de control în noul circuit de aeronave, componente electronice și piloți automati. În ultimii doi ani, băieții au realizat aproximativ douăzeci de prototipuri. În urmă cu un an, proiectul a fost susținut de Fundația pentru Cercetare Avansată, iar în septembrie ar trebui să decoleze un dispozitiv full-size, cu o anvergură a aripilor de 28,5 m.

Legat de un fir

Cum se comportă pe cer sateliții atmosferici, care trebuie să rămână în aer luni de zile? În timpul zilei, își încarcă bateriile prin panouri solare și câștigă cea mai mare altitudine posibilă, acumulând energie potențială. După apusul soarelui, ei trebuie să piardă altitudinea cât mai încet posibil, folosind energia cu moderație – cisternele energetice zburătoare nu au fost încă inventate. Prin urmare, dispozitivele trebuie să aibă aerodinamică la nivelul celor mai bune planoare, și chiar mai bine, să le depășească. Una dintre principalele metode de creștere a eficienței aerodinamice (câți metri poate zbura o aeronavă când cade cu un metru) este extinderea aripii (raportul dintre anvergura aripii și lățimea medie). Doar trei planoare record din lume au această valoare depășind 50 de unități, iar aceasta este practic limita. Cu aspectul clasic, aripa este împiedicată să se rupă de spate - un element de forță puternic situat pe toată lungimea aripii și care absoarbe momentul încovoietor. Cu cât aripa este mai lungă, cu atât spatul este mai greu și chiar și compozitele moderne din fibră de carbon nu salvează situația. Iar aripa este protejată de răsucire de o piele puternică. Orice manual despre proiectarea aeronavei afirmă în mod clar că, pe măsură ce dimensiunile liniare ale unei aeronave cresc, masa acesteia crește într-un cub, motiv pentru care scalarea modelelor prototipuri ajurate frumoase la dimensiuni reale duce adesea la dezastre. De aceea nu am văzut un proiect la dimensiune completă schema clasica Solara

Ideea lui Yuri Tytsyk a fost neobișnuită - de a face o aripă flexibilă fără spate clasice și piele sensibilă la torsiune. A auzit cineva de ruperea aripilor unui albatros din cauza stresului în zbor? Dar aceste păsări zboară într-un vânt furtunos. Avioanele convenționale evită acest lucru, ca să nu mai vorbim de aeronavele experimentale sau de recorduri. Natura sugerează în mod clar utilizarea „soluțiilor flexibile”. Păsările, de asemenea, nu au eleroni - ele răsucesc toată aripa pentru a se întoarce.

„Aici, în fotografie, noi trei ținem avionul”, deschide Yuri fișierul pe computer. „Dacă cei doi oameni de pe margini se lasă, se va rupe.” Aparatul este flexibil și fragil. Chiar l-am rupt de mai multe ori în timp ce îl cărăm. Dar asta nu se întâmplă în zbor.” Vyacheslav Shpilevsky încearcă să-mi explice ideea în imagini accesibile: „Dispozitivul nostru este ca o școală de păsări, vârfurile aripilor lor sunt legate între ele pentru a le fi mai ușor să păstreze distanța.” În esență, „Bufnița” este trei avioane care zboară într-o formație foarte, foarte strânsă. Mai dens decât legendarul muscă Swifts. Și dacă rup formarea, avionul se va destrăma. Zborul acestei scheme de dispozitiv a devenit posibil datorită electronicii, bazate pe pilotul automat creat de Alexey și a algoritmilor unici scrisi de Vyacheslav.

De asemenea, Owl nu are eleroni - comenzile aerodinamice clasice de pe marginea de fugă a aripii care reglează unghiul de rulare al aeronavei. Rolul este controlat de stabilizatori orizontali de pe fuselajele din spate ale clădirilor laterale. Coada corpului central este responsabilă de direcția și pasul. Sova are două motoare electrice. „Cu cât mai multe motoare, cu atât mai multe elice și cu cât sunt mai multe, cu atât diametrul lor este mai mic și sunt mai ușoare. — Yuri are răspunsuri simple și logice la toate. „În plus, motoarele compensează greutatea brațelor din coadă cu stabilizatori.”

Genele planer

Reamintind rădăcinile planarelor ale creatorilor, întreb dacă dispozitivul folosește curente ascendente. Câștigă automat altitudine? „Acum am implementat un algoritm pentru centrarea fluxului din amonte. Dacă dispozitivul întâlnește o zonă de curenți în creștere, face o viraj, deplasându-se într-o zonă în care rata de urcare este mai mare”, Yuri demonstrează clar manevra planorului cu mâinile, „și calculează automat fluxul până la marginea norilor. Curențele ascendente funcționează până la înălțimea marginii inferioare a norilor cumuluși - aproximativ 2000 m Dacă debitul dispare, acesta continuă să zboare în continuare conform programului. Încă nu știe cum să caute în mod independent curenții în creștere și nimeni nu știe cum să o facă acum. Dar acesta este mai degrabă interesul nostru ca piloți de planor, pentru că Sova își petrece cea mai mare parte a timpului deasupra norilor, unde aproape nu există curenți termici ascendenți. Am folosit, de asemenea, termice pentru a testa capacitatea de supraviețuire a dispozitivului într-o atmosferă turbulentă - acestea tremură vizibil.”

Pe durata întregii taxe de zbor baterii„Bufnițele” nu au scăzut sub 30% și pun întrebarea pe care urma să o pun chiar la începutul conversației: dacă a existat o astfel de rezervă de energie, de ce nu au stabilit un nou record? „Pur și simplu nu aveam o astfel de sarcină”, zâmbește Yuri Tytsyk. „Și pentru a afla capacitatea sistemului energetic de a funcționa autonom, sunt suficiente două cicluri de încărcare-descărcare.”

12 mai 2013

Vara lui 2010 va rămâne pentru totdeauna în istoria aviației. Primul echipaj avion alimentat solar a făcut un zbor non-stop care a durat mai mult de o zi. Prototip unic AVION SOLAR HB-SIA este creația unei companii elvețiene SolarImpulsși președintele său permanent Bertrand Piccard.

În mesajul său postat pe site-ul companiei după teste reușite aeronave , a remarcat Picard: „Până în acea zi nu ne-am putut baza cu adevărat pe încrederea nimănui. Acum putem arăta cu adevărat întregii lumi politice și economice că această tehnologie funcționează.”

În dimineața devreme a zilei de 7 iulie, datorită energiei generate de 12 mii celule solare instalat pe o aripă de peste 64 de metri lungime (destul de comparabil cu dimensiunile avionului de linie Airbus A340), aspect neobișnuit de pe aerodromul din Payerne (Elveţia) a decolat o aeronavă cu un singur loc, cântărind o tonă şi jumătate. Unul dintre fondatori, pilotul și omul de afaceri elvețian Andre Borschberg, în vârstă de 57 de ani, era la cârmă.

„A fost cel mai uimitor zbor din viața mea”, a remarcat el după aterizare. „Am stat și am urmărit creșterea nivelului de încărcare a bateriei la fiecare oră și m-am întrebat dacă capacitatea va dura toată noaptea. Și, ca rezultat, am zburat timp de 26 de ore fără nicio picătură de combustibil sau nicio poluare a mediului!”

Nu primul avion alimentat solar, construită de om, dar primul care a trecut granița dintre zi și noapte cu un pilot la bord.

Modele AVION SOLAR a început să apară în anii 1970 odată cu introducerea pe piață a primelor celule fotovoltaice la prețuri accesibile, iar zborurile cu echipaj au început în anii 80. O echipă americană condusă de Paul McCready a creat aeronava Solar Challenger de 2,5 kW, care a realizat zboruri impresionante de mai multe ore. În 1981 a reușit să treacă Canalul Mânecii. Și în Europa, Gunter Rohelt din Germania a urcat în cer cu propriul său model Solair 1, echipat cu două mii și jumătate de celule cu o putere totală de aproximativ 2,2 kW.

În 1990, americanul Eric Raymond a traversat Statele Unite cu Sunseeker-ul său. Călătoria cu douăzeci de escale a durat însă mai mult de două luni (121 de ore de zbor), iar cel mai lung segment a fost de aproximativ 400 de kilometri. Model cântărit aeronave doar 89 de kilograme și era echipat cu silicon panouri solare .

La mijlocul anilor 90, mai multe aeronave similare au luat parte la competiția Berblinger: s-au confruntat cu sarcina de a atinge o înălțime de 450 de metri și de a supraviețui cu energie solară de aproximativ 500 W pe metru pătrat de aripă. Premiul în 1996 a fost acordat modelului profesorului Voight-Nietzschmann de la Universitatea din Stuttgart, al cărui Icare II avea o aripă de energie de 25 de metri cu o suprafață de 26 de metri pătrați. metri.

În 2001, drona solară AeroVironment, numită Helios, dezvoltată special pentru NASA și avea o anvergură a aripilor de peste 70 de metri, a reușit să se ridice la o înălțime de peste 30 de kilometri. Doi ani mai târziu, a întâmpinat turbulențe și a dispărut undeva în Oceanul Pacific.

În 2005, o dronă mică, cu o anvergură a aripilor de aproximativ 5 metri, realizată de Alan Cocconi și compania sa AC Propulsion, a finalizat cu succes pentru prima dată un zbor de peste 48 de ore. Datorită energiei acumulate în timpul zilei, aeronave era, de asemenea, capabil de zbor de noapte. În cele din urmă, în 2007-2008, compania anglo-americană QuinetiQ a efectuat zboruri de succes ale sale aeronave Zephyr timp de 54 și 83 de ore. Mașina cântărea aproximativ 27 kg, anvergura aripilor era de 12 m, iar altitudinea de zbor depășea 18 km.

Proiect avioane cu energie solară Solar Impulse Cu greu aș fi reușit să ies din înfășurarea desenelor și schițelor dacă nu ar fi fost energia neobositului Bertrand Piccard - medic, călător, om de afaceri și aviator de recorduri. Cu toate acestea, se pare că și genele au ajutat.

Bunicul inovatorului, Auguste Picard, a fost un fizician celebru, prieten cu Einstein și Marie Curie, unul dintre pionierii aviației și științei subacvatice, inventatorul primului vehicul de adâncime și al primului balon stratosferic. Depășind de balon cu aer cald Cu 15 kilometri înălțime la începutul anilor 30, a devenit prima persoană din lume care a văzut cu propriii ochi curbura suprafeței globului.

Apoi Auguste a fost doborât, iar inventatorul a construit un vehicul de adâncime, pe care l-a numit batiscaf. După mai multe scufundări comune, fiul său Jacques Piccard a devenit atât de pasionat de explorarea secretelor Oceanului Mondial, încât a devenit unul dintre pionierii care au vizitat fundul șanțului Marianelor (adâncime 11 km). Apoi, folosindu-se de munca tatălui său ca bază, Jacques a construit primul submarin din lume pentru turiști, precum și un mezoscape pentru explorarea Gulf Stream.

Datorită tatălui său, Bertrand Piccard, născut în 1958, în copilărie a avut ocazia unică de a cunoaște personal oameni de seamă care i-au determinat în mare măsură viitorul: celebrul pilot de salvare elvețian Hermann Geiger, cu care a efectuat primul zbor peste Alpi, record. -breaking diver Jacques Mayol , care l-a învățat să se scufunde în Florida, unul dintre pilonii astronauticii mondiale, Wernher von Braun, care l-a prezentat astronauților și angajaților NASA.

La vârsta de 16 ani, revenind după alta din Florida curs practic scufundându-se la adâncime, Bertrand a făcut prima călătorie aeriană, descoperind deltaplanul. Este de mirare că el a devenit curând unul dintre pionierii acestui sport în Europa. Ani mai târziu, Picard nu numai că a devenit fondatorul Federației Elvețiene de Deltaplan și un instructor profesionist, dar a încercat și tot ce era posibil: acrobații aeriene, balonul cu aer cald, parașutismul. De câteva ori Picard a devenit campion european la acest sport și, în cele din urmă, a fost primul care a survolat Alpii elvețieni-italieni cu un deltaplan motorizat.

Insesizabil, hobby-ul „aerisit” a devenit și un laborator profesional pentru el. Interesat de comportamentul persoanelor aflate în situații limită, Picard a intrat la secția de psihiatrie și câțiva ani mai târziu a primit un doctorat de la Facultatea de Medicină a Universității din Lausanne în domeniul psihoterapiei, după care și-a deschis propriul cabinet. Subiectul de interes deosebit pentru Bertrand a fost tehnicile de hipnoză medicală: el a primit cunoștințele lipsă atât la universitățile din Europa și SUA, cât și de la adepții taoismului din Asia de Sud-Est.

Acest interes a fost cel care l-a adus pe Picard înapoi pe cer. În 1992, Chrysler a organizat prima cursă transatlantică de baloane cu aer cald, numită Chrysler Challenge. Aviatorul belgian Wim Verstraaten l-a invitat pe Picard în calitate de copilot - era sigur că a avea la bord un psihoterapeut expert în hipnoză ar putea fi un avantaj bun față de alte echipe. Și așa s-a întâmplat. Echipajul de la Verstraten și Picard a finalizat cu ușurință maratonul și a câștigat cursa istorică, aterzând în Spania după un zbor de cinci zile de cinci mii de kilometri.

Pentru Picard, zborul nu a fost doar o revelație, ci și un nou mod de a interacționa cu natura. După 18 ani de deltaplan, a avut un nou vis - să zboare în jurul lumii fără motor sau cârmă, bazându-se pe voința vântului.

Și visul s-a împlinit. Chiar dacă nu la prima încercare. Sponsorii au fost producătorul elvețian de ceasuri Breitling și Comitetul Olimpic Internațional. Pe 12 ianuarie 1997, după trei ani de pregătire, un balon numit Breitling Orbiter a decolat de pe un aerodrom din Elveția, dar din cauza unor probleme tehnice a aterizat în șase ore. Breitling Orbiter 2 a decolat în februarie 1998, dar din nou nu a reușit să ajungă la destinație. De data aceasta oprirea a avut loc în Birmania, după ce autoritățile chineze au refuzat să ofere lui Picard un coridor aerian. Acest zbor a fost cea mai lungă călătorie cu balonul din istorie (mai mult de nouă zile), dar obiectivul încă nu a fost atins.

În cele din urmă, al treilea balon a părăsit Elveția în martie 1999 și a aterizat în Egipt după un zbor continuu de aproape 20 de zile și a acoperit mai mult de 45 de mii de kilometri. Cu călătoria sa fără precedent, Picard a doborât șapte recorduri mondiale, a câștigat mai multe titluri științifice onorifice și a fost inclus în enciclopedii alături de faimosul său tată și bunic.

Breitling Orbiter 3 a fost găzduit la Smithsonian Air and Space Museum din Statele Unite, iar Bertrand Piccard a scris mai multe cărți și a devenit un invitat binevenit la numeroase prelegeri și seminarii.

În 2003, neobositul Picard a anunțat o nouă întreprindere și mai ambițioasă, preluând crearea unui aeronave alimentate cu energie solară, capabil să zboare în jurul întregului glob. Așa a apărut proiectul SolarImpuls.

Partenerul lui Picard și CEO de neînlocuit al companiei a fost pilotul și omul de afaceri elvețian Andre Borschberg. S-a născut la Zurich, a absolvit inginerie la Institutul Politehnic Federal din Lausanne (EPFL), a primit o diplomă în management de la legendarul Institut de Tehnologie din Massachusetts și de atunci a acumulat o vastă experiență ca fondator și manager al unei game largi de afaceri. proiecte. În plus, cu primii ani Andrei era pasionat de aviație - a studiat la școala Forțelor Aeriene Elvețiene și a primit mai mult de o duzină de licențe care dă dreptul de a pilota profesionist avioane și elicoptere de toate categoriile imaginabile.

Borschberg a lucrat timp de cinci ani la una dintre cele mai mari companii de consultanță din lume, McKinsey, după care și-a fondat propriul fond de risc, a lansat două companii de înaltă tehnologie și a creat o fundație caritabilă.

În 2003, la Lausanne, Picard și Borschberg au efectuat studii preliminare care au confirmat fezabilitatea inginerească fundamentală a implementării conceptului lui Picard. Calculele au confirmat că pentru a crea aeronave pe alimentat solar teoretic posibil. În noiembrie 2003, proiectul a fost lansat oficial și a început dezvoltarea prototipului.

Din 2005, Institutul Regal de Meteorologie din Bruxelles a simulat zboruri virtuale de probă ale unui model de aeronavă în condiții reale pe aeroporturile din Geneva și Zurich. Sarcina principală a fost să calculăm traseul optim, deoarece pentru o lungă perioadă de timp să fii sub norii care acoperă soarele, AVION SOLAR Nu am putut. Și în cele din urmă, în 2007, a început producția aeronavei.

În 2009, primul născut HB-SIA era gata pentru zboruri de probă. În procesul de creare a designului, inginerii s-au confruntat cu două sarcini principale. A fost necesar să se minimizeze greutatea aeronave , obținând în același timp disponibilitatea și eficiența maximă a puterii. Primul obiectiv a fost atins prin utilizarea fibrei de carbon, o „umplutură” special concepută și prin eliminarea tuturor lucrurilor inutile. De exemplu, cabina nu avea sistem de încălzire, așa că Borschberg a trebuit să folosească un costum termic special.

Problema principală, din motive evidente, a devenit problema obținerii, acumulării și utilizării optime a energiei solare. Într-o după-amiază tipică, fiecare metru pătrat al suprafeței pământului primește aproximativ o mie de wați, sau 1,3 „cai putere de căldură”. 200 metri patrati fotocelulele cu randament de 12% produc aproximativ 6 kilowati de energie. Este prea mult? Să spunem doar că legendarii frați Wright aveau aproximativ aceeași sumă la dispoziție în 1903.

Pa suprafata aripii AVION SOLAR Au fost instalate peste 12 mii de celule. Eficiența lor ar putea fi mai mare - la nivelul acelor panouri care sunt instalate pe ISS. Dar celulele mai eficiente au și mai multă greutate. În gravitate zero, acest lucru nu joacă niciun rol (mai degrabă, atunci când ridicați fermele energetice pe orbită folosind „camioane”) spațiale. Cu toate acestea AVION SOLAR Picara a trebuit să continue să zboare noaptea folosind energia stocată în baterii. Și aici fiecare kilogram în plus a jucat un rol critic. Celulele solare s-au dovedit a fi cea mai grea componentă a mașinii (100 de kilograme, sau aproximativ un sfert din greutatea aeronavei), astfel încât optimizarea acestui raport a devenit cea mai dificilă sarcină pentru echipa de ingineri.

În sfârșit, pe AVION SOLAR instalat un onboard unic sistem informatic, care evaluează toți parametrii de zbor și furnizează informațiile necesare pilotului, precum și echipajului de la sol. Un total de ingineri SolarImpuls Pe parcursul implementării proiectului au fost create circa 60 de noi soluții tehnologice în domeniul materialelor și energiei solare.

În 2010, au început primele și foarte reușite zboruri de testare, iar deja în iulie Andre Borschberg și-a făcut zborul istoric non-stop.

„Până dimineața, bateriile aveau încă aproximativ 10% încărcare”, a spus un Borschberg inspirat. „Acesta este un rezultat minunat și complet neașteptat pentru noi.” Avionul nostru este de dimensiunea unui avion de linie și cântărește la fel de mult ca o mașină, dar nu consumă mai multă energie decât un moped. Acesta este începutul unei noi ere, și nu doar în industria aviației. Am arătat potențialul energiei regenerabile: dacă putem zbura cu ea, putem face multe alte lucruri. Cu ajutorul noilor tehnologii, ne putem permite să ne menținem standardul obișnuit de viață, dar consumăm mult mai puțină energie. Până la urmă, suntem încă prea dependenți de motoarele cu ardere internă și de prețurile resurselor!”

HB-SIA- datele tehnice ale prototipului

Altitudine de zbor - 8.500 m
Greutate maxima - 1.600 kg
Viteza de croazieră - 70 km/h
Viteza minima - 35 km/h
Anvergura aripilor - 63,4 m
Suprafata aripii - 200 mp
Lungime - 21,85 m
Înălțime - 6,4 m
Putere centrala electrica— 4×7,35 kW
Diametrul șuruburilor centralei este de 3,5 m
Greutatea bateriei - 400 kg
Eficiența celulelor solare (11.628 monocristale) - 22,5%

Are aviație solară viitor? Desigur, Borschberg promite. În 1903, frații Wright erau siguri că traversarea Atlanticului cu avionul este imposibilă. Și 25 de ani mai târziu, Charles Lindbergh a reușit să zboare de la New York la Paris. A fost nevoie de același număr de ani pentru a crea primul avion de linie cu 100 de locuri. Echipa lui Picard și Borschberg este abia la începutul călătoriei, viteza maximă a prototipului de lucru nu este mai mare de 70 de kilometri pe oră. Dar primul pas a fost deja făcut.

Cu toate acestea, în SolarImpuls stiu deja ce se va intampla in continuare. În 2012-2013, un prototip AVION SOLAR HB-SIB cu echipamente actualizate și presiune constantă în cabină ar trebui să fie primul călătorie în jurul lumii pe „aripa solară”. Întinderea suprafeței de ridicare va fi de aproximativ 80 de metri - mai mare decât cea a oricărui avion modern. Zborul este de așteptat să aibă loc la o altitudine de 12 kilometri. Adevărat, nu va fi continuu. Schimbarea echipajului de doi piloți va necesita cinci aterizări. La urma urmei, zborul la o viteză liniară încă scăzută va dura mai mult de trei până la patru zile.

Oricum ar fi, proiectul lui Picard inspiră optimism. Poate că, în câteva decenii, companiile aeriene vor înceta în sfârșit să mai repete mantra sacramentală că în curând „se va epuiza petrolul”. Se va termina? Ei bine, grozav. Vom zbura nu pe kerosen, ci pe energie solară!

Și vă voi aminti și despre ce cuburi a fost făcut Articolul original este pe site InfoGlaz.rf Link către articolul din care a fost făcută această copie -

Costurile cu combustibilul sunt una dintre cele mai importante componente ale costului unui zbor. avioane. Dar datorită unor evoluții precum Sunseeker Duo, în viitor, poate, va fi posibil să scapi de ele cu totul, iar vehiculele aeriene, fără excepție, vor deveni electric.

Mai multe echipe de dezvoltare din întreaga lume lucrează pentru a crea noi avioane electrice care vor fi mai rapide, mai economice și mai durabile decât modelele anterioare. Printre cei mai faimoși dintre ei se numără Bertrand Piccard și Andre Borschberg, care s-au dezvoltat, și Eric Paymond, care și-a prezentat recent noua creație, Sunseeker Duo, la AERO Global Show for General Aviation.

Sunseeker Duo este primul avion electric din lume care poate transporta nu o persoană, ci două deodată. A fost creat pe baza planorului german în serie Stemme S-10, completat cu un motor electric, baterie și panouri solare pe aripi.

Anvergura acestuia din urmă este de 23 de metri, iar toată această suprafață este acoperită cu panouri solare care pot genera electricitate direct în timpul zborului. Doar cu o încărcare completă a bateriei, Sunseeker Duo poate zbura doar 25 de minute, dar pe vreme excelentă și fără nori de data aceasta va crește la câteva ore - atâta timp cât soarele strălucește pe aripile sale, avionul va zbura. În același timp, această aeronavă poate funcționa în continuare în modul planor, așa că toți acești parametri cresc automat de câteva ori, deoarece motorul în acest tip de zbor este necesar doar pentru a câștiga altitudine.

Un fapt interesant este că crearea aeronavei electrice Sunseeker Duo a fost posibilă datorită site-ului Kickstarter, pe care Eric Paymond a strâns suma necesară implementării proiectului său.

Creatorul Sunseeker Duo își numește creația cel mai rapid avion electric din lume, deși nu indică nicăieri cu ce viteză maximă poate zbura.

Compania americană Titan Aerospace a demonstrat un prototip al UAV-ului său alimentat cu energie solară, care, potrivit producătorului, poate rămâne în aer până la 5 ani. Acest dispozitiv va naviga la o altitudine de aproximativ 20 de mii de metri și va fotografia suprafața sau va acționa ca un satelit atmosferic. Dezvoltatorii de la Titan Aerospace sunt gata să zboare cu primul lor avion în 2014. Este de remarcat faptul că conceptul lor poate avea un viitor promițător.

Sateliții spațiali tradiționali fac față astăzi destul de bine responsabilităților lor, dar au o serie de dezavantaje. De exemplu, sateliții în sine sunt destul de scumpi, punerea lor pe orbită costă și o sumă considerabilă de bani și, în plus, nu pot fi returnați înapoi dacă au fost deja puși în funcțiune. Însă compania americană Titan Aerospace vine cu o alternativă la sateliții spațiali care va fi liberă de toate aceste probleme. Aeronava fără pilot de mare altitudine, numită Solara, este proiectată să funcționeze ca un „satelit atmosferic” - adică să zboare autonom în straturile superioare ale atmosferei Pământului pentru o perioadă destul de lungă de timp.

Compania lucrează în prezent la două modele de dronă Solara. Primul dintre ele, Solara 50, are o anvergură de 50 de metri, lungimea sa este de 15,5 metri, greutatea sa este de 159 kg, iar sarcina utilă este de până la 32 kg. Solara 60, mai masiv, are o anvergură a aripilor de 60 de metri și poate transporta până la 100 kg. încărcătură utilă. Coada dispozitivului și aripile superioare sunt acoperite cu 3 mii de celule solare, care permit generarea de până la 7 kWh de energie în timpul zilei. La altitudinea sa de croazieră de 20.000 de metri, satelitul atmosferic se va afla deasupra nivelului norilor, ceea ce înseamnă că nu va fi afectat de factorii meteorologici. Energia colectată va fi stocată în bateriile litiu-ion de la bord pentru a alimenta motorul, pilotul automat, sistemele de telemetrie și senzorii pe timp de noapte. Se presupune că satelitul atmosferic va putea funcționa complet autonom, rămânând în straturile superioare ale atmosferei Pământului timp de până la 5 ani, iar apoi să se întoarcă la sol, astfel încât sarcina sa utilă să poată fi returnată, iar dispozitivul în sine poate fi dezasamblat pentru piese de schimb.

Se raportează că viteza de croazieră a vehiculului fără pilot va fi de aproximativ 100 km/h, iar raza operațională va fi de peste 4,5 milioane de kilometri. Potrivit experților, drona va zbura în mare parte în cerc pe o anumită zonă a suprafeței pământului. Astfel de aplicații includ urmărirea obiectelor, supravegherea, cartografierea în timp real și monitorizarea vremii, culturilor, pădurilor, locurilor de accidente și practic orice sarcină pe care o poate gestiona un satelit obișnuit la altitudine joasă.

În plus, experții Titan Aerospace spun că fiecare dronă va putea oferi o acoperire celulară de 17 mii de kilometri pătrați de suprafața pământului deodată, menținând comunicarea cu peste 100 de turnuri terestre. În prezent, americanii au testat deja modele mai mici de sateliți atmosferici și speră să lanseze versiuni full-size ale dispozitivelor Solara 50 și 60 mai târziu în 2013.

Potrivit estimărilor preliminare ale experților, imagistica multispectrală a suprafeței pământului cu ajutorul dispozitivelor Solara va costa doar 5 USD pe kilometru pătrat: aceasta este imediat de 7 ori mai mică decât prețurile pentru datele satelitare de calitate comparabilă. În plus, astfel de drone vor putea oferi servicii de comunicații într-o zonă pe o rază de 30 km, ceea ce este destul de comparabil cu o metropolă modernă precum Londra sau Moscova cu majoritatea suburbiilor lor. În condiții normale în megaorașe, nu este nevoie încă de un astfel de sistem, dar compania consideră că dronele lor pot fi utile fie în situații de urgență, fie în țările subdezvoltate. Titan Aerospace spune că celebra corporație de calculatoare Google a devenit deja interesată de vehiculele lor fără pilot Solara, care le pot folosi ca parte a propriului proiect Internet Africa.

Utilizarea vehiculelor mobile de mare altitudine (baloane sau avioane) pentru transmiterea semnalelor radio a fost propusă de mult timp, dar aplicarea practică a acestei idei a fost îngreunată de lipsa surselor de alimentare adecvate. Bateriile erau prea grele, iar panourile solare erau lipsite de eficiență. Primele aeronave experimentale echipate cu panouri solare au fost proiectate și construite de NASA în anii 1990, când aceste aeronave au primit denumirea neoficială de „sateliți atmosferici”.

Pentru moment, două lucruri o solidifică pe Solara ca satelit atmosferic. Prima este altitudinea zborului său. Dispozitivul este proiectat să zboare la o altitudine de peste 20.000 de metri, ceea ce îi permite să fie aproape deasupra tuturor fenomenelor atmosferice posibile. Aparatul atârnă peste nori și diverse conditiile meteo, Unde mediu iar vânturile tind să fie destul de stabile sau cel puțin foarte previzibile. Fiind la o astfel de înălțime, aproximativ 45.000 de kilometri pătrați din suprafața pământului cad imediat în câmpul vizual al dronei. Prin urmare, stația de bază comunicare celulară, instalat pe Solara, ar putea înlocui 100 de astfel de stații de pe suprafața Pământului.

Al doilea lucru foarte important este că dispozitivul este alimentat de energie solară. Toate suprafețele accesibile de pe aripile și coada dronei sunt acoperite cu panouri solare speciale, iar bateriile litiu-ion sunt montate în aripi. În timpul zilei, Solara este capabilă să genereze o cantitate impresionantă de energie, care este suficientă pentru a menține bateriile încărcate pentru tot restul nopții. Deoarece drona alimentată cu energie solară nu trebuie alimentată, poate rămâne în aer până la 5 ani. În acest moment, poate fie să se rotească peste un loc, fie (dacă doriți ca dispozitivul să efectueze zboruri pe distanțe lungi) să poată zbura pe o distanță de aproximativ 4.500.000 de kilometri cu o viteză de croazieră de puțin sub 60 de noduri (aproximativ 111 km/). h). În același timp, perioada de zbor de cinci ani a dispozitivului este determinată doar de ciclu de viață unele dintre componentele sale, deci există toate premisele pentru ca această dronă să fie pe cer mult mai mult timp.

Este importantă și capacitatea de returnare a dispozitivului. Dacă ceva nu merge bine, îl puteți returna oricând înapoi, păstrând sarcina utilă și aparatul. De asemenea, Solara promite să fie mult mai ieftină decât sateliții clasici, deși compania producătoare nu se grăbește să dezvăluie prețurile pentru noul său produs. Lansarea unor astfel de dispozitive în producția de masă deschide noi oportunități pentru umanitate, cum ar fi Internet regional sau Google Maps cu afișare a hărții în timp real. Cu toate acestea, apariția dronei Solara nu marchează sfârșitul unei ere. sateliți spațiali, deși ne oferă posibilitatea de a alege mai multe alternative.

Surse de informare:
-http://gearmix.ru/archives/4918
-http://aenergy.ru/4126
-http://lenta.ru/news/2013/08/19/solar
-http://nauka21vek.ru/archives/52274