全球大太阳能飞机,太阳能飞机基本原理

  大太阳能飞机
  “阳光动力2号”是大太阳能飞机,是一架长航时、不必耗费一滴燃油便可昼夜连续飞行的太阳能飞机,飞行所需能量完全由太阳能电池提供。其翼展达到72米,仅次于体积大的商用客机A380(79.75米),但重量只有约2300公斤,与一辆半家用汽车相当。
      
  设备特点
  光伏电池遍布全身
  该飞机的大亮点在于17248块光伏电池直接平铺在了机翼上。
  由于飞机翼展要比波音747大型喷气式客机更长,因此也能让电池发挥大优势,与电池相匹配的是四台17.5马力的电动机,可达到97%的效率,高时速可达143公里。
  此外,飞机上还载有633千克的锂电池,飞机在白天储存足够多的能量并将之转换出来,为锂电池所用。而这批锂电池为超轻薄款,每一块相当于一根头发丝。尽管电池有相当多的能量,但为了减轻电池的发电负担,夜间飞行时,飞行员会将时速控制在50~70公里。飞行中无需一滴燃料。
  飞机的电力系统主要包括电机、螺旋桨、能量管理系统及减速器等等。考虑到新一代的阳光动力飞机运行需要更好的机械保障,工程师团队负责提升飞机地面运行效率、测试飞机的充电电池及电力系统、一旦出事故还可以及时帮助和协调其他部门来紧急处理。
      
  飞机机体材料先进
  飞机的机体选用重量极轻 、承载能力强的材料,其中既有碳纤维,也有泡沫等。
  飞机的前缘、后缘都使用的碳纤维材料,其承载能力也比一般材料更好。飞机的舱体则使用的是保温隔热材料。驾驶舱壳体的部分材料使用的聚氨酯泡沫,在门锁和舷窗的设计上,飞机则使用了聚氨酯复合材料,驾驶舱外部也有部分聚氨酯泡沫被用于电池隔热,同时机身上还附有银色涂层的原材料,该涂层可以保护太阳能电池,其曾用于电动汽车。
  太阳能飞机基本原理
      
  太阳能飞机以太阳辐射作为推进能源的飞机。太阳能飞机的动力装置由太阳能电池组、直流电动机、减速器、螺旋桨和控制装置组成。由于太阳辐射的能量密度小,为了获得足够的能量,飞机上应有较大的摄取阳光的表面积,以便铺设太阳电池,因此太阳能飞机的机翼面积较大。
  太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的,来自太阳的辐射能量。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳,并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的一次能源。地球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。
  与原子核反应有关的能源正是核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量,称为原子核能,简称核能,俗称原子能。它则来自于地壳中储存的铀、钚等发生裂变反应时的核裂变能资源,以及海洋中贮藏的氘、氚、锂等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能大的用途是发电。此外,还可以用作其它类型的动力源、热源等。
  太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1,369w/㎡。地球赤道周长为40,076千米,从而可计算出,地球获得的能量可达173,000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2,地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/㎡,相当于有102,000TW 的能量。
  尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一,但已高达173,000TW,也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤,每秒照射到地球的能量则为499,400,00,000焦。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能都是来源于太阳;即使是地球上的化石燃料(如煤、石油、天然气等)从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能,所以广义的太阳能所包括的范围非常大,狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。
  据外媒报道,大太阳能飞机“阳光动力2号”9日晚从美国宾夕法尼亚州启程前往纽约,经5小时后,于当地时间11日凌晨2时飞越纽约自由神像,降落纽约市肯尼迪国际机场。
  机师波许博格在社交网络留言庆祝,并表示飞越纽约地标是梦想成真,令他深有感触。
  当地时间2016年6月11日,美国纽约,大太阳能飞机“阳光动力2号”飞跃自由女神像。
  纽约是“阳光动力2号”环球飞行的第14站。这架太阳能飞机于2015年3月9日从阿布扎比出发,然后飞跃亚洲和太平洋抵达美国。它计划在不使用任何燃料的情况下完成围绕地球一周的飞行。
  之后,“阳光动力2号”将横越大西洋到达欧洲,然后前往中东。
  不过,由于要考虑天气因素,可能要等数周才会开展下次飞行。
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