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太阳能飞机的功能是什么?

归档日期:09-21       文本归类:固定翼飞机      文章编辑:爱尚语录

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  易书科技是一家以内容制作、内容创意、内容运营为核心的多领域融合型发展的企业。本着内容精品化及跨界融合发展的理念,致力于出版(纸质、数字、音频、课程等载体)、影视IP、二维动画、视频等业务。太阳能飞机是以太阳辐射作为推进能源的飞机。这种飞机翼展较大,以便在机翼上安装大面积太阳能电池,获取足够的太阳能,用以驱动螺旋桨。

  20世纪80年代初,美国研制出“太阳挑战者”号单座太阳能飞机,被认为是世界上第一架真正意义上的太阳能飞机。这架飞机翼展14.3米,机翼和水平尾翼表面共装16128片硅太阳能电池,在理想的阳光照射下能输出3千瓦以上的功率。1981年7月,“太阳挑战者”号成功地由巴黎飞到英国,平均时速54千米,航程290千米,引起世人瞩目。

  像探查地球资源、探测空气污染情况、观测气象和完成军事侦察等任务,固然可以由人造地球卫星来承担,但它的巨额造价和灵活机动性不够的缺点,使工程师们一直在考虑替代的解决办法。

  目前,最有希望的选择就是无人驾驶太阳能飞机。由于它使用取之不尽,用之不竭的太阳能做能源,可以连续数月在高空进行侦察监视,不需中间回到地面补充能源,本身造价又比较低廉,所以有些国家正在研制这种飞机。

  由于这种飞机要长时间地持续飞行,需要大量的太阳能,因此需要大面积的机翼,以便安放更多的太阳能电池。同时机翼的翼展要大,螺旋桨直径也要大,以便在空气稀薄的高空飞行。

  在高空飞行有许多有利条件:首先,飞机不需要克服强风、大雨等气象条件;其次,由于没有云的遮挡,稀薄些的大气对太阳辐射吸收得也少,所以太阳能电池能吸收到更多、更强的阳光;最后,由于太阳能电池在低温下性能更好,所以在低寒的高空,电池的效率也会比较高。

  美国研制的无人驾驶太阳能飞机“探险者”号的第一架样机,于1993年10月在加利福尼亚基地试飞,飞行持续41分钟。这架飞机有8个由电动机驱动的螺旋桨,翼展约30米。机上装有天文望远镜、摄像机、小型雷达等设备。由于电力不足,没能达到预期的飞行性能。在更换了太阳能电池及扩展了电池的贴片面积之后,太阳能电池组达到了输出功率6.5千瓦的指标。这样,“探险者”号新样机在1995年9月11日的一次试飞中,飞行高度达到了15.4千米,创下了太阳能飞机飞行高度的世界纪录。以后又飞出了22千米的高度。飞机大梁也由原来的木质改为用石墨/芳纶/环氧树脂材料制造,不仅增加了强度,也减轻了不少重量。

  “探险者”号的成功使美国航空航天局又确定了新的目标,打算对“探险者”号进一步改进,使其成为能在30千米高空持续飞行数月的新型无人驾驶太阳能飞机,并将把这种飞机命名为“百人队长”号。

  1998年,“百人队长”号的研制工作正式开始,是在“探险者”号的基础上进行的。第一阶段的改进主要是将翼展加长到37米,位于中央翼的太阳能电池换成了光电转换效率达18.5%的高性能电池,在中央翼处增加了两台直流电动机,并采用了新型螺旋桨。这种改进的机型称为“探险者”,它于1998年6月18日在夏威夷进行了首次试飞,飞行高度达15.2千米。同年8月6日,又飞出了24千米的高度。

  按照美国航空航天局的计划,在1999年用“探险者”在15.8千米以上的高空投放气象观测气球。在2000年把“探险者”的翼展增加到63米,太阳能电池提供的能量将使飞机达到在30千米高度以上的飞行能力。届时,该机将正式启用“百人队长”的名号。计划最终将把“百人队长”号的翼展加长到76.2米,使该机在2004年能具有在高空连续几个月的滞空飞行能力。围绕地球连续飞行,可方便地对某一地区进行长期观察。

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