不燒油的飛機來了

高峰

經(jīng)過長達9年的準備，3月9日，由瑞士團隊研發(fā)和制造的太陽能飛機“陽光動力2號”在阿聯(lián)酋首都阿布扎比開啟了環(huán)球之旅。

9年囊一劍

瑞士探險家貝特朗·皮卡爾于12年前提出太陽能飛機環(huán)球飛行的構想，在其感召下，一支瑞士團隊于9年前開始籌劃、設計并制造能夠晝夜飛行的載人太陽能飛機。

在“陽光動力2號”之前，該團隊曾設計和制造原始機“陽光動力號”，該機于2011年完成了瑞士至比利時的跨國飛行，2012年5月完成了瑞士至摩洛哥的跨洲飛行。為了達成更遠距離的環(huán)球飛行，瑞士團隊制造了第二架太陽能飛機“陽光動力2號”。該機是目前全球最大的太陽能飛機，于2014年6月2日在瑞士成功首飛，采用了最新的材料和技術，體形也比此前的“陽光動力號”更大。

為了完成環(huán)球飛行，太陽能飛機各部件需要在效率、重量、適應極端溫度、強度等指標間進行平衡，在更大的太陽能板面積和更輕的重量間尋找最優(yōu)整合方案?！瓣柟鈩恿?號”的總重僅有2.3噸，翼展則達到72米，這相當于一輛小型汽車的重量，搭載了比波音747還寬的機翼。

該機83%的結(jié)構由碳纖維復合材料制成，其重量僅為25克每立方米，比紙輕3倍。機身采用了可扭曲的纖維材料，利用薄層復合技術（TPT），以碳夾層結(jié)構取代了環(huán)氧樹脂，使碳纖維材料變得更為輕盈。

機翼有144根間隔為50厘米的翼肋，機翼上表面由17248個厚度僅為135微米的單晶硅太陽能片覆蓋，下表面由一種極輕的織物材料包裹，翼梁則由蜂窩狀碳纖維疊層構成。太陽能電池板上覆有一層厚度僅為17微米的含氟共聚物樹脂薄膜，用于保護電池板抵御紫外線和水的侵蝕。

機翼上裝有4個發(fā)動機艙，由馬達、鋰一聚合電池和螺旋槳組成。新型發(fā)動機摒棄了電刷和傳感器，并將磁鐵內(nèi)部切割成非常薄的切片，將功率損失降到最低，僅有3的能量損失。鋰一聚合電池的能量密度達到260瓦時/千克，可為飛機儲存足夠的能源以供夜間飛行?！瓣柟鈩恿?號”飛行時溫度將在零下40攝氏度至40攝氏度之間，為了讓電池保持較佳工作狀態(tài)，工程師使用一種含細孔的隔熱硬泡沫材料將電池溫度始終保持在零下20攝氏度以上。

為了保證夜間安全著陸，機翼上還安裝了16盞高亮度LED大燈，由用于高級手表的耐磨塑料保護，整個裝置（包括保護玻璃、連接器、電源變壓器等）重量儀為2千克，能效不到100瓦，僅相當于2支床頭燈。

飛機的駕駛艙僅有3.8立方米，但非常舒適。駕駛艙采用帶有微小空隙的泡沫絕緣材料，能夠很好地隔絕溫度，保持飛行員體溫。駕駛艙的座椅根據(jù)人體工程學設汁，可做大角度傾斜，座椅下設有馬桶，考慮到緊急狀況還裝有降落傘和救生筏。另外，駕駛艙中還存放有飛行員的飲食補給，包括每天需要攝人的2.4千克食品、1.5升水和l升能量飲料。

保駕護航

“陽光動力2號”的地面控制中心由摩納哥親王阿爾貝二世資助建設，中心匯集了來自歐洲多國的氣象學家、數(shù)學家、工程師和高海拔醫(yī)療專家，能夠24小時不間斷地追蹤飛機和飛行員狀態(tài)，分析各項數(shù)據(jù)，并為駕駛員提供各類信息支持和指導，協(xié)助飛機飛行。

控制中心分為兩個部分，前臺中心負責控制、輔助、指導飛機飛行，對飛機的各個硬件裝置進行實時監(jiān)測和排查問題，設計、安排飛行員的飲食、睡眠和恢復等；后臺中心負責設計制訂飛機的下一步飛行計劃，分析、預測氣象和地理條件，對飛機的飛行進行模擬，并與國際航空運輸協(xié)會（IATA）、240家航空公司及各國地面塔臺進行大量、復雜的協(xié)調(diào)溝通，避開他國民用或軍用飛機航線。

飛機在白天攀升至8000米以上高空以吸收太陽能，日落后則依靠電池和少量的推力進行滑行，高度緩慢下落至3000米。每一次攀升和降落都需要較理想的氣象條件配合，飛行高度的變化也需要與各國地面塔臺密切溝通，因此后臺中心的工作也非常的重要。

為了全方位掌握飛機狀態(tài)，摩納哥中心除了收集“陽光動力2號”實時發(fā)送回的大量數(shù)據(jù)外，還通過衛(wèi)星、建立合作關系的其他地面監(jiān)控中心、互聯(lián)網(wǎng)等途徑收集信息。為便于訪客和媒體了解飛行信息，中心通過5個顯示器實時對外提供多項基本數(shù)據(jù)，包括飛行高度、速度、傾斜角度、位置、發(fā)電機功率和溫度、電池充電狀態(tài)、駕駛員和飛機視頻圖像等

飛機創(chuàng)始人兼飛行員貝特朗和安德烈將輪流駕駛飛機。從南京飛往美國夏威夷的航段直線距離達8500 千.米，飛行員需要連續(xù)駕駛飛行5天5夜。“陽光動力2號”可在無人駕駛狀態(tài)下最多飛行20分鐘，為此，飛行員進行了特殊的睡眠訓練，將每天8個小時連續(xù)睡眠的習憒變成每兩小時睡一次，每次不足20分鐘。兩位駕駛員通過做瑜伽和自我催眠以快速進入深度睡眠。