太陽能飛機：夢想啟航

2015年3月11日，一架翼展達72米的巨型飛機從阿聯(lián)酋首都阿布扎比起飛，開啟了一段歷時2個月的環(huán)球飛行之旅。

這次飛行的意義不同尋常。這架名為“陽光動力2號”的龐然大物，是全球唯一一架不使用礦物燃料、只依靠太陽能實現(xiàn)連續(xù)晝夜飛行的飛機。

然而，不論是飛行速度、載重還是駕駛環(huán)境，“陽光動力2號”似乎回到了上世紀初飛機剛被發(fā)明出來時的水準，以致人們對商業(yè)化太陽能飛機的夢想，再次被打消。

作為人類使用清潔能源愿望的載體，“陽光動力2號”至少證明了太陽能飛機的可能性。這趟環(huán)球之旅的意義，與其說是技術(shù)突破，不如說是人們美好愿望的一次升華。

緩慢而艱苦的飛行

如果天氣允許，“陽光動力2號”在途中將停靠12座城市，其中包括重慶和南京。不過，與人類第一次環(huán)球飛行相比，計劃耗時2個月的“陽光動力2號”，顯得十分緩慢。

1929年，德國“齊柏林伯爵號”飛艇完成了世界首次環(huán)球飛行，用時21天7小時26分。“陽光動力2號”與百年前的飛艇相比，慢上一倍左右。而如今，世界最快的飛機X-43，時速已達1.15萬公里，按此速度，完成環(huán)球飛行只需4個小時。

除去商業(yè)宣傳因素，“陽光動力2號”的緩慢，一個重要原因是牽引力過低。

“陽光動力2號”重量為2.3噸，采用4臺電壓為17.5V的螺旋槳電動機，2噸多的質(zhì)量，絕大部分來自電池板骨架以及鋰電池組等動力部件，載重量只夠再增加一名駕駛員。

這種狀況自上世紀80年代首架太陽能驅(qū)動的飛行器被發(fā)明以來，一直沒有太大的改觀。

首架可載人的太陽能飛機“太陽挑戰(zhàn)者號”，也是單座飛機。雖然布滿機翼的超過1.6萬塊太陽能板在理想光照條件下，可提供2500瓦的電力。但該飛機的載重和速度都很低，而且只能在白天飛行。

隨著太陽能電池板技術(shù)的提升，以及高儲能電池組的出現(xiàn)。人們開始提出設計一種無人駕駛的高空、低速遙控太陽能飛機：白天飛行時利用取得的太陽輻射能盡量爬高，并將多余能量儲存在蓄電池內(nèi)，夜間利用高度和蓄電池做半滑翔飛行。

“陽光動力2號”正是按照這樣的思路來設計和制造。為維持“陽光動力2號”在夜間的飛行能力，飛機搭載了633公斤重的電池組。但電池組并不能維持飛機的飛行速度，在夜間“陽光動力2號”是半滑行狀態(tài)，飛行高度也從白天的9000多米，下降到夜間的1500米。

極其有限的能源顯然不能為駕駛艙提供舒適的駕駛環(huán)境。高空飛行時晝夜溫差很大——白天氣溫最高可達30℃，而到晚上又可能會降至-30℃。駕駛員需要依靠特殊的保護服保暖。

此外，“陽光動力2號”的機艙容積僅為3.8立方米，只能容納一人。因空間狹小，工程人員特意設計了可以平放的飛行座椅供飛行員休息，座椅下面設有馬桶裝置，解決飛行員上廁所的問題。

而且由于“陽光動力2號”的自動駕駛系統(tǒng)只能連續(xù)工作20分鐘，所以駕駛員必須改變睡眠習慣。從每天連續(xù)睡眠8小時，改為每天睡10次一次睡20分鐘。

以這樣的方式連續(xù)飛行5天后，駕駛員就必須著陸進行休息。而“陽光動力2號”也將更換另一名駕駛員繼續(xù)上路。

這如同上個世紀嚴酷的駕駛環(huán)境，使人不得不佩服“陽光動力2號”的駕駛員。

航空界少數(shù)派

相比種類功能繁雜的常規(guī)動力飛機，太陽能飛機絕對算得上航空界的少數(shù)派，其用途更是屈指可數(shù)。雖然“陽光動力2號”的環(huán)球之旅已順利展開。但該計劃之初，并不太被大多數(shù)航空界人士看好。

“陽光動力”的CEO，“陽光動力2號”的工程師及替補駕駛員安德烈·博爾施伯格對媒體表示，12年前，他開始做太陽能飛機項目時，把“陽光動力號”的想法告訴過瑞士航空業(yè)者，卻得到否定的答案，“他們認為建造這樣一架飛機是不可能的?！?/p>

不氣餒的安德烈于是決定自己成立團隊設計飛機，盡管140人的團隊中做航空出身的人寥寥無幾，但他們依舊造出了可環(huán)球飛行的“陽光動力2號”。

雖然太陽能飛機可以載人進行環(huán)球飛行，但按照陽光動力公司設想，真正實現(xiàn)太陽能飛機的商業(yè)飛行，需要解決太陽能電池板功效問題。如果能解決，40多年后，能承載300名乘客的全太陽能飛機有望正式投入運營。

但從目前公布的“陽光動力2號”電池板數(shù)據(jù)來看，其22%的光電轉(zhuǎn)化率已經(jīng)高于普通的多晶硅太陽能電池板12%的轉(zhuǎn)化率。但問題是，即使轉(zhuǎn)化率提升至40%，其電機牽引力恐怕也難及早期活塞式引擎。

安德烈也表示，太陽能飛機現(xiàn)在的意義除了傳遞清潔能源的理念，更多的還是替代昂貴的人造衛(wèi)星，讓“陽光動力2號”這樣可全天候飛行的太陽能飛機，上升至平流層，成為廉價的信號發(fā)射站。

這種想法以往也有人提出，但鮮有人實施。因為人造衛(wèi)星雖然成本很高，但一顆靜軌通信衛(wèi)星能覆蓋全球40%的面積，有能力發(fā)射衛(wèi)星的國家，不太會考慮太陽能飛機這樣不太穩(wěn)妥的通信方案。

未來，隨著小型無人機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，基于太陽能技術(shù)的無人飛機或許將進入特定領(lǐng)域中。但在解決動力和續(xù)航問題之前，載人太陽能飛機想要商業(yè)化，還有不小的挑戰(zhàn)。