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花10亿元研制的“永动机”,值吗?

日期:2015-04-30 【 来源 : 新民周刊 】 阅读数:0
阅读提示:耗巨资研制的“阳光动力号”到底值不值得?在两位创始人看来,阳光动力是个信使,它让仅仅依靠太阳能飞行成为可能。它鼓励我们相信自己拥有创新能力和改变世界的能力,并具有致力于保护环境的开拓精神!
记者|陈 冰
 
        “或许您已知道,阳光动力2号已于2015年3月31日周二凌晨1点35分顺利抵达中国重庆,但由于天气原因无法按原计划在第二天飞抵南京。目前的天气预报仍不理想,阳光动力2号在未来8天都无法飞赴南京。”
  “很遗憾,我们抱歉地通知您阳光动力团队刚刚决定再次推迟前往南京的时间,也就是说阳光动力2号不能在4月16日(周四)从重庆起飞飞往南京,下一个预计的起飞时间是4月21日,下周二。”
  在等待“阳光动力2号”的日子里,媒体人已经逐渐习惯了收到这样的推迟邮件。“狼来了”的故事一再上演,每一次大家信心满满准备出发,临了总会被“放鸽子”。以至于当“阳光动力2号”真正起飞,身在全国各地的记者才开始订机票、火车票奔赴现场。
  在飞行了约17小时22分钟后,4月21日周二23点28分,耗资10亿、由瑞士制造的零耗油太阳能飞机终于抵达南京禄口国际机场,顺利完成了其全球飞行的第六段航程。飞行员贝特朗·皮卡尔一路被人追问:在重庆等待了20多天,有没有觉得太漫长?
  “漫长?人类登上月球,发明航空器,每走一步都耗费了无数时间。为了改变世界的探索,这点时间算什么?!”
  
环球飞行:技术挑战
 
  在9000米的海拔高度以90公里的平均速度飞入云中,不耗费一滴燃油仅使用太阳能便能昼夜飞行,这种近乎永动飞行的疯狂想法需要一架能迎接诸多挑战的飞机。这样飞机的结构可能是最轻的,却能携带足够的电池来存储所需的太阳能。而且它要足够大,以便在机翼上捕获太阳射线,要尽可能符合空气动力学原理,还要足够稳健,以便能耐受恶劣天气。所有系统在设计上都必须最小程度地使用能源。为了实现这个理想,工程师们花了十几年时间进行计划、分析和测试。
  其间,阳光动力号的工程师采用达索系统的3D原型设计、分析、仿真和协作程序管理应用,设计出了拥有能平衡尺寸、重量、压力和其他技术配置的高度复杂的飞机结构,让飞机实现连续无缝运行。同时,达索系统的数字化技术还能帮助阳光动力号在飞机启动革命性的环球飞行之前就对飞机的工作状态进行虚拟化的创建和分析。
  横空出世的阳光动力号飞机翼展达到72米,比波音747还要大,主要采用碳纤维复合材料,机身需要尽可能轻量化,飞行速度为每小时90公里。机身结构重量为2300公斤,其中包括17248个太阳能电池单元,确保飞机能昼夜飞行。单座驾驶舱的专门设计用于满足独特需求,能确保飞行员在3.8立方米的空间内连续飞行六个昼夜,而且能应对-40℃到40℃的温度变化和零压力,还留有足够的空间放置补给用品。
  机身
  阳光动力2号飞机的工程师们开发出一种缠绕纤维,旨在尽可能降低机身重量,同时具备可观的强度。飞机83%的构件采用重量极轻的复合材料制成。全新推出的薄层板技术已经将碳纤维材料的某些层重量从100克/平方米降低至25克/平方米,只有打印纸板的三分之一。
  机翼
  工程师以50厘米的间隔距离小心放置144条翼肋。机翼的上表面由太阳能电池板组成,下表面则带一层超轻面料。翼梁完全由碳纤维蜂窝夹层板制成。可用于电动汽车的含氟共聚物薄膜用来保护飞机的太阳能电池。这些电池易碎且没有机械阻力,不过一旦涂覆上这种薄膜,可以模塑成机翼曲度而不断裂。它们防水、耐紫外线,并且厚度薄至17微米。
  阳光动力2号的太阳能电池具备业内领先的转化率(22.7%),厚度薄至仅135微米,相当于人类头发的平均直径。相比之下,家用太阳能电池板的转化率仅为16%。转化率最佳的是用于卫星上的太阳能电池板(30%),但是这对太阳能飞机而言重量又太重了。阳光动力2号上安装了17248块太阳能电池。
  吊舱
  为了优化维护,阳光动力2号工程师设计出模塑成型碳纤维吊舱。每一个吊舱都包含电机、锂聚合物电池和螺旋桨。为了隔绝驾驶舱受到剧烈温度变化的影响,拜耳材料科技推出高绝缘硬质泡沫,这种新型泡沫材料具有微小的气孔、高硬度和结构强度,同时重量很轻。具有极高效率的无传感器无刷直流电机使得阳光动力2号的电机效率高达97%。
  驾驶舱
  电气专家面临的挑战是采用市面上最轻的材料来开发高效电子设备,一切都能在极端温度下维持正常运转。普通飞机通常在倾斜角达到40度时才会发出警报,而阳光动力2号的飞行员在倾斜角达到5度时就会收到警报。而心电图监测系统能够监测驾驶员的注意力水平、疲劳程度和警觉水平。
  还有高度安全的量身定制的自动驾驶仪。没有这个稳定的增强系统,飞行员将无法连续数日飞行。
  飞行员
  环球飞行期间,每一位飞行员将飞行4至5天。每天,他们将需要2.4千克食品、2.5升水和1升运动饮料。为确保飞行员在长途飞行过程中饮食需求得到满足,雀巢研究中心研制出一系列丰富的食品和点心,旨在抵御温度和气候条件的极端变化,并且为飞行员提供健康均衡的饮食。
  飞行员穿着智能尼龙纤维制成的飞行服。他们可以稳定飞行员的体温。天冷时,这些纤维将红外热量重新注入皮肤表面,而在高温期间则可以防止飞行员出汗。
  为了让飞行员在驾驶飞机飞行长达5天5也的情况下保持警觉,驾驶舱要具备足够的空间来伸展双腿。驾驶座瞬间就能充气成一张舒适的床,而座椅下方隐藏了一个充当厕所的开放性装置。在首段从阿联酋阿布扎比飞往阿曼马斯喀特的航程中,驾驶舱的出色配置让飞行员保持长达12小时同样的坐姿而毫不疲劳。
  还有医生和航空医药专家在飞行前以及飞行过程中提供重要的医疗建议,以营养学以及睡眠和恢复的方法对飞行员提供辅导。飞行员每次最多只能小睡20分钟。
 
传奇家族
 
  阳光动力2号是两位瑞士先锋人士共同合作的成果。这一项目对于航空航天业的专家而言,几乎是不可能完成的任务。但是,一些相遇使高不可攀的梦想成为现实。贝特朗·皮卡尔和安德烈·波许博格的相遇就是这种情况:他们有着截然不同的专业背景和旅行历程,但有着相同的梦想和热情。
  贝特朗·皮卡尔是精通催眠术的神经科专家,是悬挂式滑翔机、机动滑翔飞翼和气球飞行器方面的探索家;安德烈·波许博格是一位企业家,曾经是工程师,还做过战斗机和直升机飞行员。他们组成了技能联盟,并开创了阳光动力项目。
  作为贝特朗·皮卡尔家族的第三代探险家,家族向来拥有飞天下海的传统。贝特朗·皮卡尔在第一次成功驾驶热气球完成中途无降落环游世界的冒险旅程之后,就萌发了利用太阳能进行环球飞行的疯狂想法,他想设计一架不耗燃料便能昼夜飞行的太阳能飞机,通过对无污染科技与可再生能源的广泛运用,来进一步改善人类的生活品质。
  从儿时便对飞行务必痴迷的安德烈·波许博格在贝特朗的愿景中找到了完成梦想的方法。于是,两位飞行勇士展开了他们毕生的冒险之旅——阳光动力。他们受到一大群工程师以及合作伙伴的用户与支持。12年的工作、计算、建模和测试,具有各种背景的80位专家,100位专家顾问和90位合作伙伴与赞助商,总预算约为1.15亿欧元。
  2009年,第一太阳能飞机原型诞生,2010年7月7日,安德烈驾控HB-SIA完成了夜间飞行任务,并在2012年完成了从帕亚尼到马德里最长的太阳供能飞行任务。这两次飞行打破了8项国际航空协会的世界纪录——自由距离、沿航线自由距离、直线距离、预声明航点直线距离、沿航线距离、持久力、绝对高度、高增益。2014年,阳光动力2号闪亮登场,并开启了环球航行的伟大壮举。两位创始人将会根据飞行经验和个人目标轮流操作驾驶阳光动力号。
  用10亿元为一个创意买单,到底值不值得?
  在两位创始人看来,阳光动力是个信使,它让仅仅依靠太阳能飞行成为可能。它鼓励我们相信自己拥有创新能力和改变世界的能力,并具有致力于保护环境的开拓精神!
 
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