不燒油的飛機(jī)來了

高峰

經(jīng)過長達(dá)9年的準(zhǔn)備，3月9日，由瑞士團(tuán)隊(duì)研發(fā)和制造的太陽能飛機(jī)“陽光動(dòng)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(xiǎn)家貝特朗·皮卡爾于12年前提出太陽能飛機(jī)環(huán)球飛行的構(gòu)想，在其感召下，一支瑞士團(tuán)隊(duì)于9年前開始籌劃、設(shè)計(jì)并制造能夠晝夜飛行的載人太陽能飛機(jī)。

在“陽光動(dòng)力2號”之前，該團(tuán)隊(duì)曾設(shè)計(jì)和制造原始機(jī)“陽光動(dòng)力號”，該機(jī)于2011年完成了瑞士至比利時(shí)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(dá)成更遠(yuǎn)距離的環(huán)球飛行，瑞士團(tuán)隊(duì)制造了第二架太陽能飛機(jī)“陽光動(dòng)力2號”。該機(jī)是目前全球最大的太陽能飛機(jī)，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(shù)，體形也比此前的“陽光動(dòng)力號”更大。

為了完成環(huán)球飛行，太陽能飛機(jī)各部件需要在效率、重量、適應(yīng)極端溫度、強(qiáng)度等指標(biāo)間進(jìn)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?dòng)力2號”的總重僅有2.3噸，翼展則達(dá)到72米，這相當(dāng)于一輛小型汽車的重量，搭載了比波音747還寬的機(jī)翼。

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

機(jī)翼有144根間隔為50厘米的翼肋，機(jī)翼上表面由17248個(gè)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(gòu)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(hù)電池板抵御紫外線和水的侵蝕。

機(jī)翼上裝有4個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)艙，由馬達(dá)、鋰一聚合電池和螺旋槳組成。新型發(fā)動(dòng)機(jī)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(dá)到260瓦時(shí)/千克，可為飛機(jī)儲(chǔ)存足夠的能源以供夜間飛行。“陽光動(dòng)力2號”飛行時(shí)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(xì)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(jī)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(hù)，整個(gè)裝置（包括保護(hù)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(dāng)于2支床頭燈。

飛機(jī)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(xué)設(shè)汁，可做大角度傾斜，座椅下設(shè)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(bǔ)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(hù)航

“陽光動(dòng)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(shè)，中心匯集了來自歐洲多國的氣象學(xué)家、數(shù)學(xué)家、工程師和高海拔醫(yī)療專家，能夠24小時(shí)不間斷地追蹤飛機(jī)和飛行員狀態(tài)，分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并為駕駛員提供各類信息支持和指導(dǎo)，協(xié)助飛機(jī)飛行。

控制中心分為兩個(gè)部分，前臺中心負(fù)責(zé)控制、輔助、指導(dǎo)飛機(jī)飛行，對飛機(jī)的各個(gè)硬件裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和排查問題，設(shè)計(jì)、安排飛行員的飲食、睡眠和恢復(fù)等；后臺中心負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)制訂飛機(jī)的下一步飛行計(jì)劃，分析、預(yù)測氣象和地理?xiàng)l件，對飛機(jī)的飛行進(jìn)行模擬，并與國際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)（IATA）、240家航空公司及各國地面塔臺進(jìn)行大量、復(fù)雜的協(xié)調(diào)溝通，避開他國民用或軍用飛機(jī)航線。

飛機(jī)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(jìn)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(jī)狀態(tài)，摩納哥中心除了收集“陽光動(dòng)力2號”實(shí)時(shí)發(fā)送回的大量數(shù)據(jù)外，還通過衛(wèi)星、建立合作關(guān)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(gè)顯示器實(shí)時(shí)對外提供多項(xiàng)基本數(shù)據(jù)，包括飛行高度、速度、傾斜角度、位置、發(fā)電機(jī)功率和溫度、電池充電狀態(tài)、駕駛員和飛機(jī)視頻圖像等

飛機(jī)創(chuàng)始人兼飛行員貝特朗和安德烈將輪流駕駛飛機(jī)。從南京飛往美國夏威夷的航段直線距離達(dá)8500 千.米，飛行員需要連續(xù)駕駛飛行5天5夜?！瓣柟鈩?dòng)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(jìn)行了特殊的睡眠訓(xùn)練，將每天8個(gè)小時(shí)連續(xù)睡眠的習(xí)憒變成每兩小時(shí)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(jìn)入深度睡眠。