Solar Impulse: от Икара к Пиккару

Древнегреческий Икар устремился в небо на самодельных крыльях, но безжалостное Солнце расплавило их, обрекая героя на гибель

172
0
3
С овременные Икары полны решимости сделать светило своим другом, обуздав его неудержимую энергию.
Александр Горбунков
фото производителя

Наиболее перспективным и интересным направлением развития авиации, на наш взгляд, является разработка летательных аппаратов на альтернативных источниках энергии. Достижения в этой области российская пресса обходит стороной, оставляя их на откуп техническим журналам и сайтам. Меж тем, популяризация "зелёных" самолётов могла бы подтолкнуть и российских разработчиков. Пока же приходится говорить только о европейских и американских проектах.

Наиболее оптимальным источником альтернативной энергии для самолётов является солнечная энергия. Площадь крыльев позволяет разместить большое число фотовольтаических элементов, а высота полёта обеспечивает необходимый доступ к солнечным лучам.

В последнее время все известия о "солнечных самолётах" крутятся вокруг имени швейцарского учёного Бертрана Пиккара. Психиатр по образованию и неудержимый идеалист, он унаследовал тягу к изобретениям в духе семейных традиций. Его отец, Жак Пиккар, установил мировой рекорд погружения, достигнув на своем батискафе дна Марианской впадины (10 916 м). Дед Бертрана, швейцарский профессор физики Огюст Пиккар, вошел в историю как первый человек, который поднялся на стратостате собственной конструкции до слоев стратосферы и увидел с высоты кривизну земной поверхности.

Идея использования "неиссякаемой" солнечной энергии, взамен бездумной выработки природных недр пришла к Пиккару в 2003 году. Совместно с инженером и летчиком-испытателем Андрэ Боршбергом (André Borschberg) он сумел разработать безупречное технико-экономическое обоснование проекта и привлечь внимание авторитетных партнеров, круг которых год от года только расширяется: Европейское космическое агентство, Bayer, Deutsche Bank... Более 60 спонсоров инвестировали в проект около 100 млн. швейцарских франков ($92 млн).

Сдёрнуть покрывало и показать общественности аппарат получилось лишь в середине 2009, но за долгострой швейцарцев никто не упрекнул - они взялись за высоту, ещё никем не покорённую. Их самолёт, Solar Impulse, должен облететь вокруг земного шара, используя одну лишь солнечную энергию.

Для оценки масштабов задачи приведём такой пример: в полдень ясного дня на каждый квадратный метр земли Солнце обрушивает поток мощностью в 1 киловатт. Но, с учетом погодных условий и ночи, в среднем за сутки эта мощность составляет только 250 ватт на квадратный метр. Из расчета площади крыльев (порядка 200 квадратов), невысокого КПД солнечных батарей и потерь на всяческих преобразователях в 12% получается, что средняя суточная мощность, доступная самолёту при беспосадочном перелёте — всего 6 киловатт! Даже знаменитый первый самолёт братьев Райт в 1903 году использовал 9 киловатт и весил всего ничего, а новой машине нужно нести с собой немало аккумуляторов для ночного полёта.

Только невероятные геометрические формы (огромные крылья при малом весе) и тонкая грань между управляемостью и устойчивостью при соблюдении необходимой прочности позволили швейцарцам достичь поставленной цели. При размахе крыла в 65 метров самолёт весит чуть более 1,5 тонн (как средний легковой автомобиль). Панели корпуса сделаны из углеродного волокна и способны выдержать удары воздушной стихии при толщине в десятые доли миллиметра.

Солнечный поток собирают 10 748 фотовольтаических элементов на крыльях, которые также являются частью обшивки крыла и могут изгибаться вместе с ним. Ещё 880 элементов расположились на хвосте. Толщина монокристаллической кремниевой пластины в них не более 130 микрометров! Ночную работу четырех электродвигателей по 10 л.с. обеспечивают аккумуляторы общей массой в 400 кг.

7 июля 2010 года Solar Impulse поднялся в воздух, пилотируемый Андрэ Боршбергом, и впервые продержался в небе более суток. 26-часовой перелёт проходил над окрестностями озера Невшатель. Самолёт оторвался от земли уже на скорости 35 км/ч, а крейсерская скорость составила 70 км/ч. Фактически, Solar Impulse нарезал круги над одними и теми же деревушками, радуя местных жителей, но главной целью полёта было не преодоление расстояния, а доказательство того, что накопленной за день солнечной энергии хватит на всю ночь до россвета. Эксперимент показал, что и половины солнечного дня хватит для заполнения аккумуляторов "под завязку", что позволило пилоту уверенно смотреть в темноту приближающейся ночи.

24 мая 2012 года самолёт совершил ещё один перелёт, на этот раз преодолев границу между континентами. Взлетев с аэродрома в швейцарском Пейрене Solar Impulse пробыл в воздухе 48 часов, покрыв расстояние в 2,5 тысячи километров. Впрочем, этот полёт не является беспосадочным. Через сутки после взлёта самолёт сел в Мадриде для смены пилота, но задержался на несколько дней из-за плохих погодных условий. 5 июня самолёт вновь поднялся в воздух, пилотируемый самим изобретателем, Бертраном Пиккаром, а через сутки приземлился в марроканской столице Рабате.

Следующим шагом, намеченным на 2014 год, должно стать кругосветное путешествие. По словам самого Пиккара, Solar Impulse может продержаться в воздухе сколь угодно долго, полёт ограничивается только лишь человеческими возможностями, поэтому перелёт вокруг Земли, вероятнее всего, будет совершён также с несколькими посадками. Это позволит не только менять пилотов, но и привлекать дополнительное внимание к самолёту в каждой стране.

«Настоящий успех Solar Impulse будет достигнут, когда миллионы людей на планете присоединятся к подобным проектам. Когда по всему миру начнется массовое использование возобновляемых источников энергии, и не только как прототипов, а в нашей повседневной жизни», – говорит Пиккар и мы с ним согласны. Конечно, даже при успешном кругосветном перелёте никто не поспешит переделывать обычные самолёты на солнечную тягу, но развитие подобных проектов постепенно меняет правила игры. Человеку уже не обязательно сжигать топливо для передвижения, а Солнце может не только плавить воск на крыльях Икара, но и заряжать батареи крыльев Пиккара.


Высота полета: 8500 м
Наибольшая масса: 1600 кг
Крейсерская скорость: 70 км/ч
Минимальная скорость: 35 км/ч
Размах крыла: 63,40 м (почти как у Airbus A380)
Площадь крыла: 200 м²
Длина: 21,85 м
Высота: 6,40 м
Силовая установка: четыре двигателя 7,35 кВт (10 л.с.), диаметр винтов 3,5 метра
Li-Po аккумуляторы: Масса 400 кг, массовая энергоотдача 200 Втч/кг, 720 кДж/кг
Солнечные батареи: 11628 монокристаллов, КПД 22,5%
Расскажите друзьям:

Комментарии

3

Для того, чтобы отправить комментарий необходимо авторизоваться, если у вас нет учетной записи, пожалуйста, зарегиструйтесь

Свежие статьи

Подпишись на рассылку свежих новостей