編者按:1981年7月7日,美國人史蒂夫·普塔塞克駕駛世界上第一架以太陽能為動力的飛機——“太陽挑戰(zhàn)者”號飛過英吉利海峽。它是第一架可載人的太陽能飛機。 太陽能飛機作為航空技術與新能源技術相結合的產(chǎn)物,是人類技術能力進步的標志,也是人類追求能源清潔化的產(chǎn)物。
飛行自古以來都是人類的夢想,而各種各樣的飛行器就是實現(xiàn)人類夢想的翅膀。利用太陽能這種低碳環(huán)保的能源實現(xiàn)飛行,更是讓人向往。
1981年7月7日,美國人史蒂夫·普塔塞克駕駛世界上第一架以太陽能為動力的飛機——“太陽挑戰(zhàn)者”號飛過英吉利海峽。它是第一架可載人的太陽能飛機。
“太陽挑戰(zhàn)者”號從巴黎西北部的科邁伊森·維克辛起飛,以平均每小時30英里的速度、1.1萬英尺的飛行高度,完成了全長165英里的旅行,最后在英國東南海岸的曼斯頓皇家空軍基地著陸。
保羅·麥克里迪是該飛機動力裝置的設計者,他還曾建造第一架人力發(fā)動的飛機越過海峽。這架“太陽挑戰(zhàn)者”號重210磅,由安裝在機翼的1.6萬個阻擋層太陽能光電池發(fā)動,這些電池把光能轉變?yōu)殡娔芤酝苿?.7馬力發(fā)動機運轉。以前這架飛機曾幾次試圖飛過海峽都未成功,此次借助極好的夏日陽光終于達到目的地。
而繼“太陽挑戰(zhàn)者”號之后,1998年11月10日,由瓦伊倫門特航空公司研制的太陽能無人機“百人隊長”號在愛德華茲空軍基地首飛成功,歷時1小時22分鐘。該機的最大特點是翼展很長,為62.79米。
在2002年,將繼續(xù)增大“百人隊長”號的機翼面積,以進一步增加太陽能電池的能量,從而使飛機具有能在18300米以上高空滯留4天的飛行能力。
計劃最終把“百人隊長”號的機翼加長到了76.2米,使該機在2004年能具有在高空連續(xù)幾個月滯空飛行的能力。這樣它就可以圍繞地球連續(xù)飛行,可方便地對某一地區(qū)進行長期觀察。
最著名的太陽能飛機,其中之一則要數(shù)AeroVironment公司為NASA的環(huán)境研究機和傳感器技術計劃研制的“太陽神號”無人機。“太陽神”號耗資約1500萬美元,整架飛機僅重5 90公斤,比小型汽車還要輕。“太陽神”在外形方面的最大特點就是有兩個很寬的機翼,其機身長2.4米,而活動機翼全面伸展時卻達75米,連波音747飛機也望塵莫及。2001年,研究人員預計“太陽神”號最高可飛到30000米高空,超出噴氣式客機飛行高度3倍多。不幸的是,2003年6月26日,“太陽神”在試飛時突然空中解體,墜入夏威夷考艾島附近海域。
到了2005年初,科學家們建造和測試了“天空使者號”首臺原型機,通過手動發(fā)射,該原型機在地球上空持續(xù)飛行了5小時。它是蘇黎世瑞士聯(lián)邦理工學院和歐洲宇航局合作設計的一款太陽能驅動火星研究飛行器。研究者相信隨著技術的進步,在10年至20年內(nèi)“天空使者號”將能夠抵達火星內(nèi)軌道。
2006年8月,英國科學家研制的全球首架太陽能無人偵察機——“西風”(Zephyr)號試飛成功。該機采用全球定位系統(tǒng)導航,最大飛行高度可以達到40000米。它依靠太陽能電池提供動力,可持續(xù)飛行3個月之久,對目標實施長時間的高密度監(jiān)控。
2007-2008年前后,科學家將制出一架機翼翼展60米的“太陽脈動”號樣機,進行短距離夜間飛行。 2016年4月,在56小時的無間斷飛行后,“太陽脈動二號”完成飛越太平洋之旅。
2014年,羅馬尼亞研發(fā)高性能太陽能無人機——“空中靈云”。在無人機家族中,“空中靈云”屬于體型較大的,它具有16米的翼展,適合在18公里高空的平流層飛行。它由電動機驅動,內(nèi)置電池可用7小時,太陽能電池可用3天。“空中靈云”可載荷30公斤,如航空攝影和監(jiān)視設備、科學儀器或執(zhí)行其他任務需要的設備,包括備用的電池艙等。
2015年2月26日,阿聯(lián)酋首都阿布扎比,全球最大的太陽能飛機“陽光動力2號”在阿聯(lián)酋首都阿布扎比上空飛行,為將于2015年3月開始的環(huán)球飛行做準備。在經(jīng)過118小時不間斷飛行后,于當?shù)貢r間2015年7月3日5時51分降落在美國夏威夷檀香山機場。陽光動力2號創(chuàng)造了3項世界紀錄:太陽能飛機最長時間不間斷飛行、最長時間單人駕駛飛行和最遠距離太陽能動力飛行。
太陽能飛機作為航空技術與新能源技術相結合的產(chǎn)物,是人類技術能力進步的標志,也是人類追求能源清潔化的產(chǎn)物。
回顧最初,1974年11月4日,世界上第一架太陽能飛機Sunrise I在4096塊太陽電池的驅動下緩緩地離開了地面,這次成功的飛行標志著太陽能飛行時代的來臨。此后的二十幾年中,由于相關技術的落后,太陽能飛機發(fā)展緩慢。直到20世紀末,隨著太陽電池效率、二次電源能量密度的提高,以及微電子技術、新材料技術等的發(fā)展,太陽能飛機終于駛上了飛速發(fā)展的快車道。
太陽能飛機沒有發(fā)動機的轟鳴,不會有噪聲和燃燒污染,而且飛行平穩(wěn)、舒適,是一種十分有前途的新機種。但是它也有許多缺點,例如,太陽能電池目前還十分昂貴,飛機成本高;太陽能電池的效率還較低,產(chǎn)生的電能有限,而且在夜晚和天陰時就無法工作。所以,太陽能飛機要進入實用階段,還得解決許多難題。由于太陽能飛機具有眾多優(yōu)勢,許多國家都在進行相關技術的研究。從太陽能飛機發(fā)展的現(xiàn)狀看,其技術特點是較為明顯的,主要體現(xiàn)在機體平臺、能源系統(tǒng)和推進系統(tǒng)三個方面。
原標題:科技日歷|“太陽挑戰(zhàn)者號”飛過英吉利海峽 成為第一架可載人的太陽能飛機!