(圖片來源:互聯網)
1月下旬,志在第一個飛入平流層,沖擊太空邊緣的太陽能飛機在瑞士亮相;2月初,中國新一代彩虹系列太陽能無人機,完成了飛行試驗。一時間,太陽能飛機成為眾多飛機迷眼中的新寵。
據了解,目前,太陽能飛機已成為各國航空領域重點研究的新興領域。其中太陽能無人機具有強大的續航能力以及光電轉換效應,甚至被稱為“大氣層衛星”, 可代替低軌道衛星的部分功能;也可在局部形成持續的監視、信息中繼能力,并且可以實現區域持久駐留,這一優勢是低軌道衛星所無法比擬的。
下面,小編就帶大家來看看世界各國已經建成的太陽能飛機,它們有怎樣的風姿。
飛的最高的載人太陽能飛機
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制作團隊:瑞士 Solarstratos團隊
性能:翼展24.9米,重450KG;可實現超長時續航。
太陽能組件:該飛機安裝有太陽能鋰電池,通過太陽能電池板對其進行充電,但其采用的組件類型并未公布。
SHOW:該飛機將于2018年挑戰飛入平流層的目標。
大氣平流層是一個很脆弱的環境,Solarstratos團隊所打造的這架志在飛入平流層的太陽能飛機,其重要任務之一就是宣傳保護我們的大氣層。
據了解,飛機要到達太空邊緣是非常嚴酷的,要完成這次飛入平流層的任務還存在一定的危險性——飛行員和飛機都要經受極端的溫度(零下70攝氏度)和宇宙輻射的威脅,而且飛機不會加壓,飛行員還要穿著宇航服來駕駛。
與昂貴的衛星相比,利用太陽能飛機去執行某些任務,顯然要便宜很多。如果這一次飛行成功,那么這很可能會為我們開辟一條新的,太陽能飛機在太空邊緣飛行的路線。而且該飛行或許還會慢慢增加新的觀測任務,讓人類更好的了解氣候變化對大氣的影響。
期待著這架太陽能飛機能夠挑戰成功。
漢能太陽能無人機
(圖片來源:互聯網)
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制作團隊:中國 漢能集團
性能:翼展4.4米,續航時間6至10小時,作業范圍可以達到400至700公里。
太陽能組件:漢能美國子公司Alta Devices的砷化鎵薄膜太陽能組件
SHOW:世界上航時最長的工業級太陽能無人機。
2016年9月17日,漢能4.4固定翼太陽能無人機亮相2016年全國科普日北京主場并引起廣泛關注。
據了解,此次在全國科普日亮相的漢能4.4米固定翼太陽能無人機,其機翼表面均鋪設有漢能美國子公司Alta Devices的砷化鎵薄膜太陽能電池芯片。
有數據顯示,常規純電池動力無人機續航時間為1.5至2小時,作業范圍在200公里以內。而漢能4.4米固定翼無人機鋪設薄膜太陽能電池后,將續航時間延長到6至10小時,作業范圍可以達到400至700公里,是世界上航時最長的工業級太陽能無人機,可廣泛應用于軍用、民用和商用市場,如石油天然氣管道巡線、農業監控、軍用警用巡邏、災害和應急救援、航拍和土地測繪、自然資源檢測、邊境和海岸線巡邏、礦業監測等。
Alta Devices是漢能薄膜發電海外子公司之一,于2014年被漢能薄膜發電并購。通過對Alta Devices的并購,漢能薄膜發電擁有了轉化率最高的薄膜太陽能技術——砷化鎵高效柔性薄膜技術。相關資料顯示,Alta Devices擁有世界上轉換效率最高的柔性砷化鎵(GaAs)太陽能電池片,可以為廣泛的移動電源應用提供支持。經美國國家可再生能源實驗室認證,Alta Devices以單結電池28.8%、雙結電池31.6%的轉化效率成為柔性薄膜電池的雙料世界冠軍。
經調查,小編發現,中國光伏企業漢能薄膜發電不僅自身研發制造太陽能無人機,還與全球知名企業在高空長航時無人機存在合作。在其2015年年報中,在介紹其移動能源事業群時,曾這樣表述:此事業部以可移動的分布式發電技術為基礎并采用Alta Devices的技術,通過儲能、控制、信息通信等技術的有機結合,實現能源的可移動、全天候、高效率供應。“市場方面,主要完成了部分戰略性大客戶的訂單,如交付全球知名企業高空長航時無人機的電池產品訂單。”
中國新一代彩虹系列太陽能無人機
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制作團隊:中國 空氣動力技術研究院
性能:機翼展40多米;有效荷載50KG左右;飛行速度150-200km/h。
太陽能組件:柔性薄膜太陽能組件
SHOW:中國最先進太陽能無人機。
近日,中國新一代彩虹系列太陽能無人機完成了飛行試驗。空氣動力技術研究院無人機總工程師石文介紹,這是美國NASA系列后世界上最大的太陽能無人機,性能指標和技術能力為國際前三。
這架體型碩大僅展翼就有40多米長,表面布滿太陽能電池板的螺旋槳飛機,看似一個“航行巨無霸”。但就是在這個巨無霸上,我們實現了平臺概念研究及小型驗證機研制、關鍵技術研究和方案論證、40余米翼展大尺度技術驗證機飛行試驗等關鍵技術的突破。
石文表示,憑借超高空、長航時、易保障這三大“法寶”,太陽能無人機未來有望承擔起長時間空中預警、大面積空中偵察以及災害監測、氣象觀測、通信中繼等任務。
Facebook太陽能無人機
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制作團隊:美國 Facebook(書臉)
性能:翼展70余米;理論續航時間可達3月。
太陽能組件:有媒體猜測,該飛機用到的太陽能組件為漢能Alta Devices生產的砷化鎵高效柔性薄膜組件,但Facebook和漢能并未就該猜測發表意見。
SHOW:要實現在世界范圍內的無線網絡全覆蓋。
美國當地時間2016年7月21日,Facebook(臉書)創始人兼CEO扎克伯格宣布,旗下太陽能無人機Aquila已經在亞利桑那州的一個軍用機場成功首航。
Aquila無人機是Facebook Connectivity Lab多年來的智慧結晶,按照設計規劃,Aquila可以在18000米的高空飛行,通過激光和毫米波技術,為那些傳統網絡設備無法抵達的偏遠地區推送互聯網,網絡覆蓋半徑為96公里。
公開報道顯示,Aquila是由太陽能面板供電的,理論上一次可以飛行至多3個月時間,速度達到每小時120公里;雖然翼展接近波音737飛機,但重量僅有453公斤;開啟巡航模式,耗電僅為5000瓦。
據了解,未來Facebook還將繼續測試和推進Aquila的性能。目前太陽能無人機的續航記錄是兩個星期,Aquila要達到Facebook長達3個月,也就是90天續航的預期,還要進行諸多后續研發。
至于Facebook為何選擇薄膜太陽能組件,據了解,當前世界上新研發的太陽能無人機用到的太陽能組件多為薄膜組件,主要原因在于多晶硅組件質量大,不可變形,而薄膜太陽能組件具有質量輕,柔性可彎曲等特點,可以極大降低無人機的重量,并最大限度地利用飛機的機翼空間。
Helios(太陽神)太陽能無人機
(圖片來源:互聯網)
制作團隊:美國 NASA和航空環境公司(AeroVironment)
性能:Helios無人機采用柔性極強飛翼布局,翼展75.3米;理論續航時間可達數年。
太陽能組件:不明
SHOW:世界上翼展最大的太陽能無人機。
Helios(太陽神)太陽能無人機由美國NASA和航空環境公司(AeroVironment)聯合研制,主要用于驗證太陽能驅動飛機執行長時間飛行任務的可行性以及太陽能燃料電池在飛行器上的應用。
Helios無人機采用柔性極強飛翼布局,其翼展為247英尺(75.3米)。使用于飛行的Helios 無人機有兩種布局形式,一種利于非常高的高空飛行,另一種適于長航時飛行。這兩種布局的結構形式相同,不同之處是一種沿展向分布載荷,一種是點載荷質量分布。
不幸的是,2003年6月26日,Helios無人機在驗證燃料電池技術的試飛過程中,突然遭遇強湍流,引起兩個翼端向上彎,致使整個機翼誘發嚴重的俯仰振蕩,超出飛機結構的扭曲極限,繼而空中解體,墜入夏威夷考艾島附近海域。
Zephyr太陽能無人機
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制作團隊:英國 奎奈蒂克公司
性能:Zephyr造價430萬英鎊,翼展22.5米;續航時間45天。
太陽能組件:柔性薄膜太陽能組件
SHOW:其飛行高度達21336米,是商用飛機飛行高度的兩倍。
英國奎奈蒂克公司的Zephyr太陽能無人機計劃始于2001年。2010年7月,Zephyr在亞利桑那州的尤馬實驗場起飛,攜帶2.7KG有效載荷,實驗飛行時間為14天零24分鐘,起飛重量50kg。
2016年下半年,Zephyr太陽能無人機在英國空軍特別部隊(SAS)配備,其主要作用是追蹤全球范圍內的恐怖分子。
通過通信衛星向其傳送指令,Zephyr太陽能無人機能夠在世界上任何地方進行操縱。如果沒有可用衛星,控制人員人員可以通過一個控制站就使其航行400千米以上。
陽光動力2號太陽能飛機
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性能:翼展72米;總載重約為100公斤,設計巡航高度范圍在1.5千米至8.5千米;續航時間118小時以上。
太陽能組件:不明
SHOW:完成環球飛行,在世界范圍內宣傳可再生能源和清潔能源。
“陽光動力”2號是瑞士設計的一架僅靠太陽能即可實現晝夜飛行的飛機。這架飛機的翼展達72米,超過了波音747大型客機。機翼上裝有1.7萬余塊太陽能電池為飛機提供動力,白天剩余的能量還可以儲存在鋰電池組中以供夜間飛行。
2015年3月,它從阿布扎比出發開始環球之旅。其環球之旅總共17段、全程3.5萬公里,旨在世界范圍內宣傳可再生能源和清潔能源。2016年7月26日凌晨,“陽光動力”2號抵達阿聯酋首都阿布扎比,完成了環球飛行的壯舉。
太陽能Wi-Fi無人機
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制作團隊:中國 西北工業大學“魅影”團隊
性能:翼展7米,重15KG;冬季航時13小時,夏季航時23小時;飛行速度達40km/h;飛行范圍在方圓20公里。
太陽能組件:柔性薄膜太陽能組件
SHOW:一艘太陽能Wi-Fi無人機, “讓WiFi從你的全世界路過”
2016年9月23日,在第十八屆中國科協年會全國科技工作者創新創業大賽上,由中國西北工業大學周洲教授團隊研制的“太陽能Wi-Fi無人機”一舉奪得金獎,引起了社會各界關注。
“太陽能Wi-Fi無人機”的亮點是將太陽能、無人機、無線路由器三個社會熱點相結合,采用太陽能為自供給能源,太陽能無人機為持久留空平臺,與Wi-Fi技術相結合,構建空中基站,通過單機或者多機基站進行區域覆蓋,形成靈活的移動互聯網空中寬帶通信基礎設施。
周洲教授表示:“大家無論在路上,在火車上,在公共汽車里,在原野上,還是在航班里,都有Wi-Fi信號送到,我們的太陽能飛機,讓Wi-Fi無處不在。”