Совет 1: Как летает самолет на солнечных батареях

Самолеты на солнечных батареях стали реальностью сравнительно недавно, хотя фотоэлементы известны более 100 лет, а электродвигатели - более 150. Это стало возможным в связи с разработкой солнечных элементов с высоким кпд, а также легких электромоторов и аккумуляторов.
Инструкция
1
Энергию, необходимую для полета, самолет на солнечных батареях получает из массива фотодиодов. В отличие от своих собратьев, предназначенных лишь для определения наличия света, силовые фотодиоды являются плоскими и имеют большую площадь. Работают они не в фотодиодном, а в фотогальваническом режиме, то есть, вырабатывают электроэнергию сами.
2
Один фотодиод, независимо от площади, вырабатывает напряжение около 0,5 В. А вот максимальный ток нагрузки прибора от площади зависит прямо пропорционально. Если умножить ток в амперах на напряжение в вольтах, получится мощность в ваттах. Элементы можно соединять в батареи подобно обычным гальваническим. Параллельное соединение используют для увеличения тока, а последовательное - для увеличения напряжения. В яркий солнечный день на один квадратный метр приходится несколько сотен ватт световой энергии. Сколько получится на выходе батареи, зависит от ее коэффициента полезного действия.
3
Кпд дешевой солнечной батареи невелик - от 5 до 10 процентов. При необходимой для полета мощности она окажется тяжелой - аэроплан с ней вряд ли поднимет сам себя. Лишь недавно получены сравнительно недорогие фотобатареи с кпд порядка 30 процентов. Именно их и ставят на экспериментальные модели самолетов. Располагают их на крыльях, обладающих значительной площадью.
4
Наилучшее отношение мощности к весу обеспечивают коллекторные электродвигатели. В прошлом их применяли только в кордовых моделях, получающих питание по проводу. Да и в этом случае их приходилось форсировать, что приводило к перегреву обмоток и быстрому износу щеток. Теперь многие детали таких двигателей выполняют из легких, но прочных композитных материалов. Из них же изготавливают и несущие конструкции самих самолетов.
5
Даже крупные летательные аппараты на солнечных батареях пока не делают пилотируемыми. Но и корды для управления ими давно не используют. Команды подаются по радиоканалу, а в ответ оператор получает изображение с камеры в реальном времени. Все это стало возможным благодаря миниатюризации электронных приборов. Даже телекамеры и спутниковые навигаторы сделаны столь легкими, что их способен поднять электрический самолет, где на счету каждый грамм.
6
Но вот внезапно изменилась погода - солнце скрылось за облаками. Несмотря на это, самолет продолжает лететь. Энергию он получает из аккумуляторов - но не тяжелых свинцовых (их он тоже не смог бы поднять), а легких литий-ионных. Точно такой же, только небольшой, установлен в вашем мобильным телефоне. И если вы когда-нибудь окажетесь на авиашоу или выступлении моделистов, где будут показывать солнечный летательный аппарат, обязательно достаньте мобильник из кармана и снимите полет на видео.

Совет 2: Кто придумал самолет на солнечных батареях

Главной идеей проекта по созданию самолета на солнечных батареях была популяризация применения альтернативных источников энергии. Проект получил название Solar Impulse Project - «Солнечный импульс» - и спланирован на поэтапную реализацию в течение почти целого десятилетия. Этим летом летательный аппарат должен совершить перелет на общее расстояние в 2500 км. Начаться он должен в Швейцарии, а закончиться в Марокко - там планируется закладка крупнейшей в мире солнечной электростанции.



Проект, в котором создание самолета не является самоцелью, стартовал в 2003 году с разработки в Федеральной политехнической школе Лозанны (Швейцария) технико-экономического обоснования. Это учебное заведение и в дальнейшем оставалось базой для всех работ Solar Impulse Project, хотя в проекте принимают участие уже десятки предприятий Европы. Инициаторами и главной движущей силой затеи являются два швейцарских энтузиаста аэронавтики - психиатр Бертран Пикар (Bertrand Piccard) и бизнесмен Андрэ Борщберг (Andre Borschberg). Они же и пилотируют самолет, первый вариант которого - HB-SIA - впервые был представлен публике в 2006 году.

Первый публичный полет аппарат на солнечных батареях совершил в 2009 году, а позже на нем был установлен рекорд длительности пилотируемого полета для этого класса самолетов. К 2011 году авторы проекта создали второй вариант летательного аппарата и совершили на нем круглосуточный полет. Все эти промежуточные этапы, включая и перелет этим летом в Марокко, являются подготовкой к запланированному на 2014 год кругосветному путешествию уникального летательного аппарата.

Второй вариант самолета имеет небольшой общий вес - в полностью снаряженном состоянии и с пилотом на борту он составляет 1600 кг. Однако у него очень длинные крылья (63,4 м), на поверхности которых площадью в 200 м² размещены солнечные батареи. Они обеспечивают работу четырех винтовых моторов мощностью по 7,5 кВт. Для того чтобы аппарат мог летать и при отсутствии солнечного освещения (ночью или в облаках), используются литий-полимерные аккумуляторы, составляющие четверть веса самолета. Однако и их мощности не хватает на темное время суток. Поэтому к наступлению вечера пилоты поднимают аппарат на максимальную высоту в 12 километров и несколько ночных часов планируют, постепенно теряя высоту. Затем включается питание электромоторов от аккумуляторов, заряда которых хватает до восхода бесплатного источника энергии.


Видео по теме
Источники:
  • Официальный сайт проекта Solar Impulse
Поиск
ВАЖНО! Проблемы сердца сильно "помолодели". Потратьте 3 минуты на просмотр ролика. Защитите себя и близких от страшных проблем.
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500