太阳能飞机完成“环球之旅”

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  人类已有百年的航空史,随着航空技术的不断进步,人们对飞行有了更高的追求。这其中,利用太阳能进行“绿色”飞行便是世界航空研究的一大梦想。随着“阳光动力2号”完成环球飞行,人们对太阳能飞机也有了更大的期许。然而,从现有技术水平看,太阳能飞机要实现商用目标,走进百姓生活依然长路漫漫。
  环球飞行,不用一滴油
  7月26日,全球最大太阳能飞机“阳光动力2号”抵达阿联酋阿布扎比巴廷商务机场,完成史上首次纯太阳能飞机环绕地球一周的创举。该飞机由两位飞行员轮流掌舵飞行。一位飞行员在人们的欢呼声和掌声中激动地表示:“未来是清洁能源的,未来是你们的,未来就在现在,让我们走得更远。”
  阿布扎比也是“阳光动力2号”环球飞行的始发站。去年3月9日,“阳光动力2号”从阿布扎比起飞开始环球飞行,并一路宣传可再生能源和清洁能源。本次飞行先后途经阿曼、印度、缅甸、中国、日本、美国、西班牙、埃及等国,行程3.5万公里,创下人类飞行史上的多项世界纪录。
  比如,行程中最长的一程是从日本飞往夏威夷,飞行里程达8924公里,总飞行时长达118个小时,该飞机在从日本名古屋飞往檀香山的118个小时不间断飞行中创造了三项世界纪录:最长时间太阳能飞机不间断飞行、最长时间单人驾机飞行和最远距离太阳能动力飞行。而这只是本次全球航空探险19项纪录中的3项。
  重庆、南京作为本次环球之旅的经停站,“阳光动力2号”与中国民众也进行了一次“亲密接触”。2015年3月31日,“阳光动力2号”抵达重庆江北机场。4月21日晚,“阳光动力2号”顺利抵达南京禄口国际机场。所到之处,受到了中国民众的广泛关注。
  对于此次飞行的意义,江苏省科协副主席陈惠娟表示,“这绝对不是一场华丽的冒险,而是一次真正的科学探索。”在南京举行的新闻发布会上,飞行员还为中国民众讲述了飞行经历和清洁能源理念。
  用太阳飞行的“绿色梦”
  作为纯太阳能动力飞机,“阳光动力2号”能够完成此次飞行壮举,得益于其先进的技术设计。甚至可以说,“阳光动力2号”是世界太阳能飞机研制领域的集大成者,体现了该项研究几十年的技术成果。
  早在2003年,瑞士探险家贝特朗·皮卡尔提出了太阳能飞机环球飞行构想,计划驾驶太阳能飞机,经过5次起降实现环球昼夜飞行,这一计划被命名为“太阳脉动”,最终的目标是用太阳能飞机实现永久飞行。“太阳脉动”是一个复杂的工程,科研人员决定分阶段实施,进行充分试验和准备,从而降低风险。
  该计划面临的最大挑战是彻夜飞行,因为夜间无法采集阳光,飞机只能依靠电池白天储蓄的有限能量。皮卡尔承认:“我们最大的问题是能否在白天储存足够的太阳能,保证夜晚飞行。”不过他认为,只要太阳能电池板的能量转换效率以及电动机的经济性达到足够水平,并不是一个遥不可及的目标。
  在“太阳脉动”计划之后研制的“太阳驱动号”研究让太阳能飞机环球飞行逐渐成为可能。自2010年4月7日首飞成功后,“太阳驱动号”每年都有突破,2011年首次完成瑞士至比利时跨国飞行,2012年5月完成瑞士至摩洛哥跨洲飞行。2014年4月9日正式亮相的“太阳驱动”2号是“太阳驱动号”的升级版,它超越“太阳驱动号”成为目前全球体积最大的太阳能飞机。
  “太阳驱动”2号的翼展达72米,堪比波音747-800型客机,“太阳驱动”2号的机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料,机翼上安装有17248块超薄、高效太阳能电池板。与“太阳驱动号”一样,“太阳驱动”2号在飞行中无需一滴燃料,仅依靠阳光就能实现昼夜飞行。
  距离“商用”依然遥远
  飞机一直是最昂贵的交通手段,温室气体排放占全球3%以上。而太阳能飞机堪称最纯净的绿色飞行方式。随着“太阳驱动”2号实现环球飞行,这是否意味着在不久的将来,人们能像乘坐普通飞机一样出行呢?
  目前来看,太阳能飞机还处于能飞的阶段,要达到普通飞机的性能水平还有很大的距离,距离商用目标更是长路漫漫。
  首当其冲的就是太阳能动力问题。当前飞机使用的光伏面板,转换效率大约为20%,飞机必须飞到9000米的高空才能吸取足够的光热。就连飞机设计师也承认,在长达十几个小时需要使用电池飞行的过程中,若电池有问题或储能不足,飞机不排除自9000米高空坠毁的可能。
  实际上,在“太阳驱动”2号环球之旅中,作为核心技术的太阳能动力问题频发。在从日本飞往夏威夷穿越西太平洋5天5夜的行程中,飞机电池还由于过热出现了损坏,迫使飞行计划中断了8个月,在电池修复后才得以从夏威夷继续飞行。
  此外,这项试验性的设计也展现了很多的技术性难题,例如飞机对天气非常敏感。比如开罗段的航程非常不平稳,因为沙特沙漠上空的气流使飞机剧烈颠簸。而在重庆、南京经停期间,由于天气原因,屡屡耽误“行程”。
  此外,“太阳驱动”2号驾驶舱的空间非常狭小,只相当于一个电话亭大小。飞行员飞行到一定高度时,必须头戴氧气面罩,一次睡眠只允许20分钟。而太阳能飞机的设计时速远低于普通飞机的时速,显然无法达到飞机快速出行的需求。即便作为世界最大的太阳能飞机,其大得如同一架波音飞机的机体,却仍无法承载驾驶员以外的乘客。
  正如专家所言,要么太阳能电池得到新的发展,使得动力得到增加;要么改造所有机场保证其起降,这或许才是飞机作为太阳能应用的终极挑战。
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