以后太阳能飞机带你 飞呀飞
摘要: 阳光动力2号太阳能飞机，无疑是今年航空领域最闪亮的明星。经过13年酝酿与筹备，世界最大的太阳能飞机“阳光动力2号”3月开始了环球飞行之旅，并于4-5月期间经停中国。
| 阳光动力2号太阳能飞机，无疑是今年航空领域最闪亮的明星。经过13年酝酿与筹备，世界最大的太阳能飞机“阳光动力2号”3月开始了环球飞行之旅，并于4-5月期间经停中国。 在中国媒体的集体争相报道之下，阳光动力2号的面纱被层层掀开：15亿欧元的项目预算、两位年过半百的传奇飞行员、向年轻人倡导的创新精神、传递清洁能源理念、太阳能光伏电池与碳素纤维材料、以及太阳能飞机研发团队和技术支持……
阳光动力2号太阳能飞机环球飞行 传递清洁能源理念 如果只能给阳光动力太阳能飞机贴上一个标签，一定是“清洁能源”。 在环境污染日趋严重的今天，航空业对大气造成的污染已经越来越不容忽视。近年来，全球各大机场起降和通行的航班数量和密度都在明显增加，以航空飞机为代表的航空器起降以及巡航给空气带来了严重的污染。有数据显示，一架空客A380，起降一次耗费的燃油量将近2吨，相当于数千辆汽车的排放，以广州白云机场起降近千架航班为例，其一天的排放量相当于几十万辆汽车。 倡导清洁能源，正是阳光动力太阳能飞机项目的初衷。经过十三年的探索和尝试之后，阳光动力太阳能飞机已经可以实现零油耗的环球飞行，根据SOLAR IMPULSE团队预计，40多年后，能承载300名乘客的全太阳能飞机有望正式投入运营。
阳光动力2号经停南京 “阳光动力”项目由瑞士精神病学医生、探险家伯特兰•皮卡德发起，并与联合企业家、前瑞士空军飞行员安德烈·博尔施伯格于2003年11月共同组建，两人也是本次环球航行中轮流执飞“阳光动力”2号的飞行员。 阳光动力项目团队最初设计研制的“阳光动力”号飞机于2009年12月正式完工，并于2010年4月7日首飞，此后陆续实现了昼夜飞行、跨国飞行和洲际飞行。2014年4月，“阳光动力”2号诞生。作为升级版，2号机更大、更重，负载太阳能电池的数量更多，飞行速度等性能也更优越。因此，项目团队对此次飞行成果的抱负和期望也更高。 在伯特兰·皮卡德和安德烈·博尔施伯格看来，此次“阳光动力”2号环球航行旨在增强全世界对清洁能源技术的支持力度。除了飞行过程中完全依靠太阳能提供动力以外，飞行员们也将与降落地区的官方机构、学校举行有关环保和可持续发展的一系列宣传推广活动。 此前，皮卡德和博尔施伯格就在印度艾哈迈达巴德停留了4天进行参观，并出席了由致力推动可再生和清洁能源发展的机构赞助的多场活动。在经停中国期间，两位飞行员也在重庆和南京召开了多个面向可再生和清洁能源的见面会。 博尔施伯格此前表示，“阳光动力”项目的成功运行证明人类可以用更小的动力，来驱动更大的交通工具，从而达到最大限度节能的目的。它的成功为太阳能发展注入了一针强心剂，随着科技不断进步和完善，太阳能的普及将不再是梦想。 皮卡德说，中国已经成为世界上风能和太阳能的第一大生产国，正是中国政府在优化新能源利用率上的努力，让阳光动力2号在中国受到了空前的关注。 阳光动力号的核心技术 阳光动力2号是世界上首驾进行环球飞行的太阳能飞机，全程不使用一滴燃油，，这确实是天空中的奇迹。瑞士大使在接受媒体采访时曾表示：“两位瑞士探险家在冒险旅程展现的开拓精神和创新理念也非常令人惊叹。在这冒险旅程的背后则是他们所传达的重要信息：在创新的精神和明确的目标的指引下，可以保证一个可持续的未来。” 那么，阳光动力2号究竟借助了哪些技术，才成为世界上首驾不需燃料可昼夜持续飞行的有人驾驶的太阳能飞机呢？据了解，阳光动力2号的能量来源主要靠机翼上内置的17000块太阳能电池板为电池充电。在它的计划行程中，将要飞越10个国家并在13个地点停留，这其中包括从南京飞跃太平洋前往夏威夷以及美国本土。 挑战可想而知。在有关专业人士看来，太阳能光伏电池与碳素纤维材料不算顶尖的新技术，锂离子电池才是阳光动力2号真正的核心技术。 通俗地讲，使用外在电场的力量，可以把大量的带电锂离子“插入”（或“嵌入”）电极材料之中，储存起来，然后，在需要时再将其释放出来供外界使用。电能的存储问题解决了，阳光动力2号在夜间才能继续飞行。 无独有偶，电动汽车厂商特斯拉4月30日也发布了全新的Tesla Energy战略，进入可充放式锂电池领域。有比喻称特斯拉的电力墙是一个超大型充电宝，其实其原理和阳光动力2号的锂电子电池类似：电力墙由特斯拉锂电池组、液态热能控制系统和随时可接收太阳能逆变器信号调度的软件组成，其存储的电能完全来源于太阳能。当然，得配合一块安装在屋顶的太阳能板使用，电力墙则可以安装在家里任何地方的墙上。 在阳光动力2号的专家团队看来，电能存储问题是当今世界最大的能源问题。的确如此，如果电能不能有效地存储，什么绿色能源都是白费。这也不难理解谷歌X实验室正在研制新型的锂离子电池，为了更好地解决可穿戴智能电子产品的供电问题。 达索系统助力阳光动力号创新设计 事实上，除了解决阳光动力2号在飞行过程中的能源问题，其设计研发过程中的挑战同样严峻。 2009年，伯特兰·皮卡德和安德烈·博尔施伯格与专家团队一起，开始应用达索系统的3DEXPERIENCE平台对阳光动力2号进行创新性研发和设计。
阳光动力号工程师采用3DEXPERIENCE平台进行设计优化 除了借助3DEXPERIENCE应用飞机设计之外，阳光动力号工程师还能用对不同配置的设计进行数字化测试。安德烈说：“3DEXPERIENCE平台的设计和仿真应用对阳光动力号的帮助非常大，让工程师们无需构建过于昂贵且耗时太长的物理原型，就能完成飞机的设计。” 3DEXPERIENCE平台除了帮助阳光动力号设计工程师确定飞机的最佳重量、尺寸配置、最佳驾驶舱设计，还可以在制造飞机之前避免装配干涉的问题。 阳光动力号设计团队负责人Jonas Schar说：“我们从单一部件的设计着手，在制造之前用3DEXPERIENCE平台的装配功能完成各部件的装配工作。借助CATIA，我们提前发现设计中的问题，及时调整避免返工，所以一次性就设计成功了。”工程师还使用3DEXPERIENCE平台的复合材料和制造功能，包括定义并优化机体碳纤维结构板层、加工机械工具以用于生产众多机身内部碳制部件。 除此之外，3DEXPERIENCE平台还为阳光动力号提供了完整而精确的可视化飞机画面。Schar说道：“3DEXPERIENCE平台能让我们从设计到制造车间对飞机进行全方位的追踪和控制，确保3D模型和设计中显示的每一个螺栓、板块和垫圈与实体飞机完全一致。这种跟踪能力也是认证过程的重要组成部分。如果监管机构要求我们提供相关信息，我们就可以证明所设计的内容实际上已构建完成，3D模型就是我们的证据。所有设计和制造数据都可以在系统内进行跟踪，可轻松访问并提交给检查人员。” 一路走来，阳光动力号团队面临着诸多技术挑战。飞行员的安全性和舒适度是首要问题，因为飞行员要在8000米高空的飞机上连续飞行五天五夜，此高度可能会因为缺氧而致命。Schar说：“我们采用3DEXPERIENCE的应用对驾驶舱进行优化布局和人机工程设计，并且对飞行员在驾驶舱内进行长时间保持坐姿、移动、简单运动、吃饭和睡觉等训练，以帮助我们能够做出必要的调整，从而让安德烈和伯特兰尽可能安全和舒适。” 另一个挑战是保持飞机连续飞行五天五夜。安德烈说：“能量的唯一来源就是太阳能，所以飞机必须一直保持在空中飞行，而且要能够以很少的能量运行。阳光动力2号重2300kg，它如汽车一样轻，但翼展长达72米，比波音747的翼展还长。数字仿真帮助我们设计出适用于这种长途飞行的正确翼展长度/飞机重量比。” 最后一个挑战是阳光动力号团队必须找到合适的组件。与市场上通常出售的组件相比，阳光动力号所需的组件需要更轻、更富有弹性。安德烈说道：“启动该项目时，我们就询问过飞机制造商他们是否能够制造出这种飞机，他们只是说‘不，这是不可能的’。因此，我们不得不在航空领域外寻找新的技术和解决方案，然后将这些新技术新应用首次集成在这架飞机上。我们必须从零开始设计一架革命性的太阳能飞机。没有3DEXPERIENCE，这一切根本就不可能实现。” |
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