“阳光动力”1号横跨美国飞行
“阳光动力”飞机的设计和制造面临了前所未有的技术挑战,为此,研发团队首先研制出了一架单座型技术验证飞机进行全面的技术验证,特别是夜间飞行技术的验证。飞机夜间飞行时为了避开航线上的云层区域,需要选用曲折蜿蜒的飞行路线,因此飞行方式更为复杂。2005年到2008年间,验证机在真实气象状况下进行多次模拟飞行,用于评估其整个夜间的飞行能力。“阳光动力”1号技术验证原型机,用于实现36小时空中连续飞行,采用了非增压座舱设计,2009年年中完成制造,2010年4月实现首次高高度飞行,飞机凭借蓄电池电能飞到了1200米高度,飞行时间87分钟。同年5月,首次完全使用太阳能电池动力飞行,飞行过程中太阳能电池还向蓄电池充电,此后,在进行26小时连续飞行实验时首次实现昼夜太阳能循环。
“阳光动力”1号飞机的研制和试验花费了近百名专家7年的时间,期间,获得了大量宝贵的创新经验,从最初的概念构想到各项任务的顺利完成,均实现了巨大技术进步。在此之后,研发团队又开发出了双座型“阳光动力”2号,用于执行超长续航时间飞行任务,包括横跨美洲大陆和大西洋,以及分段环球飞行。
“阳光动力”2号可实现环球飞行,其主要特点是尺寸加大,使用增压座舱和更先进的航电系统。2013年制造完成,计划2015年分阶段完成环球飞行。
“阳光动力”2号的设计目标是能够实现5昼夜连续飞行,因此相对于“阳光动力”1号进行了大量设计变动,机翼及动力舱布局全面更改,起落架、驾驶舱和机身也大幅度改进。“阳光动力”2号全机重量2300千克,整机结构重量效率达到普通滑翔机的十倍,并且内部有足够大的空间。其机身为全碳纤维复合材料加蜂窝夹芯结构,所用碳纤维薄板材料密度只有普通打印纸的1/3。机翼上表面蒙皮内封装太阳能电池板,下表面采用高强度柔性蒙皮。机翼具有良好的刚度和气动外形,翼展72米,超过波音747大型客机。锂电池系统使用高密度泡沫绝缘体包覆,安装在四个动力舱内。再加上单晶硅太阳能电池,电池总重约为全机重量的四分之一。四台电机安装在翼下动力舱内,通过减速器驱动双叶螺旋桨。整个系统效率94%,达到创纪录的水平。
“阳光动力”2号的飞行速度范围为36~140 千米/小时,与小汽车大致相当。为了存储能量,飞机在昼间爬升到8500米高度,夜间下降到1500米高度。全机24小时飞行平均功率为15马力,与一辆摩托车相当。驾驶舱的设计保证单人连续飞行5~6个昼夜,能够适应外界环境-40°C~40° C的温度范围。驾驶舱容积3.8立方米,可载有氧气瓶组、降落伞、救生筏,以及一周的饮食供应等。
研制“阳光动力”飞机面临极大的技术挑战,许多技术难题是世界航空历史上前所未有的。研制团队凭借开拓创新、探索未知领域的精神,超越技术极限,独辟蹊径创造性地找到最佳解决方案,使飞机研制一步一步走向成功。
“阳光动力”项目历时12年,预算9800万美元,完成的工作包括:可行性研究、方案研究、设计和构件制造、2架飞机(1架单座验证机和1架双座创纪录飞行飞机)制造等。负责和参与项目的共有50名工程师和技术人员,80家合作伙伴,100多家顾问和供应商。瑞士联邦技术学院作为官方科学顾问,提供了各种研发能力极为强大的尖端实验室。此外,欧洲航天局(SEA)、达索飞机公司和国际航空运输协会也提供了技术支持。由于在开发“阳光动力”太阳能飞机方面的杰出贡献,特兰?皮卡德和安德烈?博尔施博格以及整个飞机研制创新团队都赢得了国际社会授予的高度荣誉。2009年,伯特兰和安德烈被授予布伦瑞克奖(Brunswick Prize),该奖用于表彰对经济和社会做出杰出贡献的科学家。2010年1月,职业航空和航天记者协会授予了他们伊卡洛斯奖(Icarus Award)。
期待“阳光动力”2号完成环球飞行的创举,推动太阳能电动飞机技术达到更高的高度!