Hogyan készítsünk napenergiával működő repülőgépet. Napenergiával működő repülőgép. Példák a napenergia felhasználására. Milyen technológiákat alkalmaznak
A napfény energiáját használó elektromos repülőgépek darabáruk. Mindegyik egyedi és magánbefektetésre készült, inkább imázs- és kutatási céllal, semmint azzal a szándékkal, hogy egy ilyen egységet tömegtermelésbe indítsanak. A napenergia-repülés talán leghíresebb projektjei most Svájcban jönnek létre - ezek repülőgépek solarimpulsÉs Solar Stratos. Három évvel ezelőtt Bertrand Picard, a sztratoszférikus léggömb feltalálójának, Auguste Picardnak az unokája három éve repült körbe a világban az elsőn. RÓL RŐL Solar Stratos Már „padlás” – rajta a svájci pilóták a sztratoszférába való felemelkedést tervezik. 2018 nyarán az amerikai Bye Aerospace cég tesztelte a StratoAirNet család egyik repülőgépét Solesa- az ilyen repülőgépek a cég szerint katonai járőrözésre, térképezésre, valamint kutatási-mentési műveletekre használhatók. Az orosz ipari holding "ROTEK" úgy döntött, hogy lépést tart a globális trendekkel, és megkezdte a "szoláris" repülőgép fejlesztését. A projekt az Albatross nevet kapta.
Mi fog repülni?
Az Albatross projekt két szakaszból áll. Az első egy repülő fotovoltaikus laboratórium létrehozása és tesztelése, amely információkat gyűjt majd a napelemek, energiatárolók és egyéb rendszerek repülés közbeni működéséről. A második szakaszban magát a gépet építik meg, amelyen a pilóta öt nap alatt megkerüli a Földet, le sem szállva.
A repülőlaboratórium egy német Stemme S12 kétüléses motoros vitorlázórepülő, napelemes napelemekkel, hibrid energiatároló rendszerrel (szuperkondenzátor és lítium-ion akkumulátor) és tudományos berendezésekkel.
„Tekintettel arra, hogy ez egy laboratórium, nagyon jó aerodinamikai minőségre volt szükségünk a hosszú távú repüléshez, és elegendő hely a felszerelések számára, valamint magas repülési lehetőség. Ezért olyan repülőgépet választottak, amely egyesíti ezeket a tulajdonságokat - mondja a JSC ROTEK igazgatótanácsának elnöke, az Albatross projekt vezetője, Mikhail Lifshits pilóta. — Ennek az 1-53-as vitorlázógépnek az aerodinamikai minősége ma a legjobb a világon. A berendezések - rakodóeszközök, mérőrendszerek, pozicionálás - a hátsó rekeszben találhatók. Minden, ami a tudományhoz és a mérésekhez kapcsolódik, Oroszországban készül. A tesztplatform pedig német.
Evgenia Shcherbina / Chrdk.
A siklás-ellenállás arány durván úgy ábrázolható, mint az a távolság, amelyet egy repülőgép képes megtenni nyugodt időben, pusztán a siklás miatt. 1-53-as értéke azt jelenti, hogy a gép egy kilométeres magasságból 53 kilométert tud siklani, fokozatosan ereszkedve. Például egy albatrosz, amely képes felfogni a meleg emelkedő légáramlatot, és hosszú ideig az óceán felszíne felett szárnyal, aerodinamikai minősége 1-20 – ez jobb, mint a legtöbb repülőgép. Csak néhány bombázó és speciális tervezésű vitorlázógép, mint például a Voyager, amely az első megállás nélküli és tankolás nélküli repülést hajtotta végre a Föld körül, siklik tovább, mint egy albatrosz.
Lifshitz szerint annak ellenére, hogy az Albatros tervezői figyelembe veszik az elektromos repülőgépeken való repülés világtapasztalatait, még mindig nem voltak megbízható adatokkal arról, hogyan viselkednek a napelem modulok és az energiatárolók különböző típusú megvilágítás mellett, különböző magasságokban és eltérő éghajlati viszonyok között, ezért merült fel az igény egy repülő laboratóriumra.
- Szentpéterváron, Vlagyivosztokban, Moszkvában vannak tudományos és gyakorlati központok, de ott napelemes elemek vannak a földön. De mennyit fogunk gyűjteni különböző támadási szögekben, a nap különböző pozícióiban, különböző szélességi fokokon, magasságokban, különböző alapfelületekkel, különböző napszakokban? Alapvetően nincs szisztémás válasz. A repülőgép helyes megtervezéséhez pedig számítási alapokra van szükség. Ezért terveztünk egy repülő laboratóriumot. Ez a projekt első szakasza, és már most egyedülálló, mert még soha nem volt ilyen színvonalas kutatás a világon” – mondja Lifshits.
A repülőgépekhez napelemes modulokat egy orosz cégcsoport készít majd Hevel. Hatékonyságuk - 22,5% - nem olyan magas, mint a Solar Stratos(24,6%), de magasabb, mint a hagyományos egykristályos szilícium akkumulátorok hatékonysága (akár 20%). Lifshitz szerint azonban a repülés szempontjából sokkal fontosabb a nappali fényteljesítmény és a sejtek szórt fényben való munkavégzése, mert a közvetlen napfény biztosítása meglehetősen problémás. Az Albatross nem közönséges monoszilícium fotocellákat használ majd, amelyeket a naperőművekben használnak, hanem heterojunkciót, hatékonyabb és szórt fényben is működni képes. Hasonló félvezető fotocellákat használnak az űrhajók tervezésénél.
A laboratóriumi vitorlázórepülő felső és alsó szárnyfelületére napelem modulok vannak rögzítve, hogy összegyűjtsék a földfelszínről visszaverődő napfényt. A leendő repülőgép megjelenése a felhalmozott adatoktól függ, de az már most egyértelmű, hogy nagy területű szárnyakra van szükség. Az eddig csak papíron létező repülőgép hozzávetőleges szárnyfesztávolsága 30 méter.
Hogy fog repülni?
A fotovoltaikus laboratórium most egy sor teszten megy keresztül: a moszkvai régióban található Szeverka repülőtér környékén már lezajlottak a repülések, de Oroszország-szerte is terveznek repüléseket. 2019 januárjától pedig megkezdődik magának a repülőgépnek, az Albatrosnak a tervezése. A szerzők ausztrál és brit tervezőket kívánnak bevonni a motor fejlesztésébe. Az Albatross 2020-ban indul, és a híres orosz utazó, Fjodor Konyukhov vezeti majd. Most Vitorlázórepülő- és kisrepülőgép-pilótának készül és tanul Fehéroroszországban.
„Látod, 67 éves vagyok, és még mindig tanulok” – nevet Konyukhov. - 2020-ra, amikor az Albatrosszal kell repülnem, már sok órányi repülésem lesz hagyományos repülőgépeken. Ismerem az eget, léggömbbel repültem a világ körül.
Fedor Konyukhov a "Morton" világ körüli léggömbrepülés kezdete előtt Pavel Vanicskin / TASSAz orosz "napelemes" repülőgép a közönséges utasszállító repülőgépek repülési magasságában - körülbelül 11 kilométeres - teszi meg világkörüli útját. A repülőgép sebessége megközelítőleg eléri a 200-220 kilométer/órát.
„300 kilométer/órás magasságban a szél és a sebességünk 200 kilométer/órás – tehát körülbelül 500 kilométer/órás sebességgel fogunk haladni” – érvel az utazó.
Konyukhov adatokat gyűjtött a szél különböző magasságokban való viselkedéséről, miközben a Föld körül utazott egy léggömbben – ezeket az Albatros repülésének számításakor is felhasználják majd.
Feltételezések szerint a gép nappal a maximális magasságot éri el, éjszaka pedig több száz kilométert tervez, reggelre elérve a 8-10 kilométeres tengerszint feletti magasságot. A repüléshez nem csak az erős szél miatt van szükség nagy magasságra, hanem azért is, mert ilyen magasságban nincs zivatar. A zivatarfelhőkbe zuhanni nagyon veszélyes.
- Amikor léggömbbel repültem, volt egy gondolatom: „Éjszaka látni kell a csillagokat, nappal látni a napot. Ha nem lát, akkor elesik” – mondja Konyukhov.
Arra is edz, hogy egy kis repülőgép kabinjában elviseljen öt nap szinte mozdulatlanságot. Az autopilot lehetővé teszi, hogy elterelje gondolatait a kezelőszervekről, és lazítson. Az utazó speciális folyékony étrendet is kap, könnyű és kiegyensúlyozott. Kiürítés esetén az egész repülőgép ejtőernyővel ereszkedik le.
A fotót a Skolkovo Alapítvány sajtószolgálata biztosította
A repülést a déli féltekén tervezik lebonyolítani, mivel az északi féltekén túl sok a szárazföld, és ennek megfelelően olyan országok, amelyekkel légterükben egyeztetni kellene egy repülésről, és ez nehéz. Tehát az Albatros szárnya alatt az út nagy része az óceán lesz. Most a projekt készítői tárgyalnak az ausztrál kormánnyal, hogy átrepüljenek rajta, az Albatross pedig Új-Zéland, Chile, Argentína, Brazília és Dél-Afrika felett is repül majd.
Ugyanebben a 2020-ban a repülőgép Solar Stratos szintén első járatára indul. Lifshitz szerint azonban a projekteknek nincs versenyük. A svájciak 25 kilométeres maximális magasság elérését tervezik, és a repülés csak néhány órát fog tartani. A tervezés megkönnyítése érdekében a repülőgép utasterében nem lesz nyomás, ezért a pilóta ezeket az órákat egy szkafanderben tölti, amit egyébként az orosz Zvezda cég fejleszt. Az "Albatross" öt napig repül, a pilóta pedig űrruha nélkül, túlnyomásos kabinban marad.
Miért fog repülni?
Mikhail Lifshitz szerint a ROTEK számára az Albatross projektben nem a pénzügyi, hanem sokkal inkább a kutatási komponens a fontos.
— Nyilvánvaló, hogy nem mi vagyunk az elsők, akik belevágtak egy ilyen projektbe. Mióta Picard körbejárta a világot, alaposan utánanéztünk, mi történik a világban. Két évbe telt, 17 leszálláshoz, amelyek mindegyike a repülőgép javításához kapcsolódott. Ezt követően voltak próbálkozások. Tudunk ezekről a projektekről, mindenkivel barátok vagyunk ilyen vagy olyan mértékben. És az első dolog, amit úgy döntöttünk, hogy figyelembe vesszük a hibáikat. Még csak nem is annyira tévedés, mint inkább alkalmazottabbá, technikaivá, tudományosabbá tenni a projektet – mondja a pilóta.
Szerinte senkinek nincs szüksége emberes "napelemes" repülőgépek tömeggyártására, amelyek egyszerre képesek a Föld körül repülni. Kereskedelmi szempontból a nap által hajtott pilóta nélküli légi járművek ígéretesebbek.
- Mostanában sok a légköri és sztratoszférikus napelemes műholdak projektje, de ezek egyelőre csak magukat vonszolják. Igyekszünk egy teljes értékű repülőgépet készíteni a legnagyobb hasznos teherbírással” – magyarázza Lifshitz.
„Emellett egy ilyen berendezés segítségével lehetőség nyílik néhány technológia tesztelésére az energiatárolás, az üzemanyagcellák, az új bevonatok és anyagok területén” – teszi hozzá Oleg Dubnov, a Skolkovo Foundation Energiahatékony Technológiák Klaszterének alelnöke, ügyvezető igazgatója.
Az Albatross megalkotói emellett azt remélik, hogy a projekt sikere emeli az ország presztízsét és ösztönzi az üzemanyag-mentes repülés fejlődését. Arra számítanak, hogy a jövőben számos iparágban felváltják majd az autonóm repülőgépek a műholdakat, az óceánok, erdők és mezőgazdasági területek felszínének megfigyelésére használhatók.
„Ezek a repülések és döntések megmutatják, hogyan lehet most felhasználni a napenergiát, eljött-e az ideje, és hogy a technológiák elérték-e azt a fejlettségi szintet, amikor ez lehetséges” – mondja Dubnov.
Az üzemanyagköltség a repülés költségeinek egyik legfontosabb összetevője repülőgépek. De hála olyan fejlesztéseknek, mint pl Sunseeker Duo, a jövőben talán sikerül teljesen megszabadulni tőlük, és a légi járművek kivétel nélkül elektromos.
Világszerte több fejlesztőcsapat dolgozik új elektromos repülőgépek létrehozásán, amelyek gyorsabbak, gazdaságosabbak és tartósabbak lesznek, mint a korábbi modellek. Közülük a leghíresebbek közülük Bertrand Picard és André Borschberg, akik a -t fejlesztették, valamint Eric Paymond, aki nemrégiben mutatta be új ötletgazdáját, a Sunseeker Duót az AERO Global Show for General Aviation rendezvényen.
A Sunseeker Duo a világ első elektromos repülőgépe, amely nem egy embert, hanem kettőt szállít egyszerre. A Stemme S-10 sorozatú német vitorlázógép alapján készült, villanymotorral, akkumulátorral és a szárnyakon lévő napelemekkel kiegészítve.
Utóbbi fesztávja 23 méter, és ezt a teljes felületet napelemek borítják, amelyek repülés közben áramot tudnak termelni. Egyedül egy teljes feltöltéssel a Sunseeker Duo csak 25 percig repülhet, de kiváló idő és felhőtlenség esetén ez az idő több órára növekszik - amíg a nap süt a szárnyain, addig repül a gép. Ugyanakkor ez a repülőgép továbbra is képes vitorlázó üzemmódban működni, így ezek a paraméterek automatikusan többszörösére nőnek, mivel a motor ebben a repülési opcióban csak mászáshoz szükséges.
Érdekesség, hogy a Sunseeker Duo elektromos repülőgép megalkotása a Kickstarter oldalnak köszönhetően valósulhatott meg, amelyen Eric Paymond összegyűjtötte a projektje megvalósításához szükséges összeget.
A Sunseeker Duo megalkotója a világ leggyorsabb elektromos repülőgépének nevezi ötletgazdáját, azonban sehol nem jelzi, hogy milyen maximális sebességgel tud repülni.
Már léteznek valódi repülőgépek, amelyek napelemekkel működnek. Lehetséges-e saját kezűleg elkészíteni ugyanazt, vagy legalábbis a valósághoz közeli analógot, vagyis egy napelemes repülőgép modelljét, amely teljesen autonóm lenne, és nem kellene a hálózatról tölteni vagy akkumulátort cserélni. Vagyis úgy, hogy egy kis „repülő” legyen.
Egy mester haladt ebbe az irányba, megalkotva egy mozgó modellt egy napenergiával működő repülőgépről, amely sajnos csak feltételesen, egy No-szálon függesztve tud repülni, és ez a megoldás a játékrepülőgép-tervezők érdeklődésére tart számot.
A szerző ezt a repülőgépet fiának készítette, úgy döntött, hogy saját készítésű repülő eszközét napelemekkel és kis motorral szereli fel. Egy kis teljesítményű vidéki lámpát, vagy inkább annak töltetét használták áramfejlesztőként. Két ilyen panelt tettek a repülőgépre. Ebben a lámpában volt a motor is, ami egy pillangó szárnycsapását imitálta. Ez a lámpa csak nappal, hosszú töltéssel működött, a motor formájában jelentkező nagy terhelés miatt nem volt megfelelő.
A repülőgép modellben a lámpából származó motort használják a propeller forgatására. Annak köszönhetően, hogy két napelemet szállítottak, még egy 40 wattos asztali lámpa fénye is lehetővé teszi a légcsavar forgását, ami a repülőgép méretéhez képest elég nagy. Amint a videón is látható, a motor sikeresen meghajtja ezt a csavart, ha az izzóhoz közel tartják. Amikor közeledik hozzá, a csavar mozogni kezd, és ennek megfelelően, amikor eltávolítják, megáll.
A horgászzsinór, amelyhez a repülőgépet kötik, nem engedi leesni, ez a „repülőgép” nem fog tudni igazán repülni. Játékra és dekorációs célokra egy ilyen csomó nagyon jó. A statikus modellekkel ellentétben egy ilyen eszköznek van dinamikája, felkelti az érdeklődést, és van némi energiaaurája. Külön kellemes, hogy a gép teljesen autonóm módon mozog, nem kell valahogy tankolni. Természetesen csak nappal fog működni. Különösen aktívan repül az erkélyen, ahol sok a nap. Valószínűleg az erkélyen cserépben termő növények számára hasznos a repülőgép által létrehozott szellőzés.
Repülőgép napelemekkel
2010 nyara örökre bekerül a repüléstörténetbe. Első emberes napenergiával működő repülőgépek egy napnál tovább tartó non-stop járatot hajtott végre. Egyedi prototípus SOLÁR REPÜLŐ A HB-SIA egy svájci cég ötlete NapImpulzusés állandó elnöke, Bertrand Picard.
A sikeres tesztek után a cég honlapján közzétett üzenetében repülőgép Picard megjegyezte: „A mai napig nem igazán számíthattunk senki bizalmára. Most valóban megmutathatjuk az egész politikai és gazdasági világnak, hogy ez a technológia működik.”
Július 7-én kora reggel a 12.000 által termelt energiának köszönhetően napelemek 64 méternél hosszabb (az Airbus A340 bélés méreteihez hasonló) szárnyra szerelve egy szokatlan megjelenésű, másfél tonnás együléses repülőgép szállt fel a payerne-i (Svájc) repülőtérről. Az egyik alapító ült az élen Napimpulzus, 57 éves svájci pilóta és üzletember Andre Borschberg.
„Életem legcsodálatosabb repülése volt” – jegyezte meg leszállás után. - Csak ültem és néztem, ahogy minden órával emelkedik az akkumulátor töltöttsége, és azon tűnődtem, hogy van-e elég kapacitás az egész éjszakára. Ennek eredményeként 26 óra elrepült egyetlen csepp üzemanyag és környezetszennyezés nélkül is!”
Napimpulzus- Nem először napenergiával működő repülőgépek, amelyet ember épített, de elsőként lépte át a nappal és az éjszaka közötti határt pilótával a fedélzetén.
Modellek SOLAR REPÜLŐK az 1970-es években kezdtek megjelenni, amikor megjelentek az első megfizethető fotovoltaikus cellák, és a 80-as években megkezdődtek az emberes repülések. Egy Paul McCready vezette amerikai csapat egy 2,5 kW-os Solar Challenger repülőgépet készített, amely lenyűgöző repülési órákat ért el. 1981-ben sikerült átkelnie a La Manche csatornán. Európában pedig a német Günther Rochelt az egekbe szállt saját Solair 1-es modelljével, amely két és fél ezer cellával volt felszerelve, körülbelül 2,2 kW összteljesítménnyel.
1990-ben az amerikai Eric Raymond átkelt az Egyesült Államokon a Sunseekerben. A húsz megállással járó út azonban több mint két hónapig tartott (121 óra repülés), a leghosszabb szakasz pedig körülbelül 400 kilométer volt. Súlyozott modell repülőgép csak 89 kilogramm, és szilíciummal volt felszerelve napelemek.
A 90-es évek közepén egyszerre több ilyen repülőgép vett részt a Berblinger-versenyen: 450 méteres magasság elérésével és szárny négyzetméterenkénti 500 watt nagyságrendű napenergiájával kellett szembenézniük. A díjat 1996-ban Prof. Wojta-Nietzschmann modellje kapta a Stuttgarti Egyetemről, akinek Icare II-je 25 méteres, 26 négyzetméteres energiaszárnyú volt. méter.
2001-ben az AeroVironment kifejezetten a NASA számára tervezett Helios napelemes drónja több mint 70 méteres szárnyfesztávolsággal több mint 30 kilométeres magasságot tudott elérni. Két évvel később egy turbulenciazónába került, és eltűnt valahol a Csendes-óceánban.
2005-ben Alan Cocconi és cége, az AC Propulsion által készített, körülbelül 5 méteres szárnyfesztávolságú kis drón először végzett sikeresen egy 48 óránál hosszabb repülést. A napközben felhalmozódott energia miatt repülőgép képes volt éjszakai repülésre. Végül 2007-2008-ban az angol-amerikai QuinetiQ cég sikeres repüléseket hajtott végre. repülőgép 54 és 83 óráig tartó Zephyr. Az autó súlya körülbelül 27 kg, a szárnyfesztávolsága 12 m, a repülési magasság meghaladta a 18 km-t.
Projekt napenergiával működő repülőgép Solar Impulse aligha tudott volna kibújni a rajzok és vázlatok pelenkájából, ha nem a fáradhatatlan Bertrand Picard - orvos, utazó, üzletember és rekorder repülős - energiája. Úgy tűnik azonban, hogy a gének is segítettek.
Az újító Auguste Picard nagyapja híres fizikus, Einstein és Marie Curie barátja, a repülés és a víz alatti ügyek egyik úttörője, az első mélytengeri apparátus és sztratoszférikus léggömb feltalálója. A 30-as évek elején egy 15 kilométeres magasságot ballonnal legyőzve a világon elsőként látta meg a földgömb felszínének görbületét.
Aztán Auguste-ot lebontották, és a feltaláló megépített egy mélytengeri készüléket, amelyet batiszkáfnak nevezett el. Fia, Jacques Picard többszöri közös merülés után annyira felkeltette az érdeklődést az óceánok rejtélyeinek feltárása iránt, hogy egyike lett a Mariana-árok (11 km mélység) alját meglátogató úttörőknek. Aztán apja munkáját alapul véve Jacques megépítette a világ első tengeralattjáróját a turisták számára, valamint egy mezoszáfot a Golf-áramlat felfedezéséhez.
Az 1958-ban született édesapjának, Bertrand Picardnak köszönhetően gyermekkorában egyedülálló lehetőség nyílt arra, hogy személyesen találkozzon olyan kiemelkedő emberekkel, akik nagyban meghatározták jövőjét: a híres svájci mentőpilótával, Hermann Geigerrel, akivel először repült át az Alpok felett, a rekordot döntögető Jacques Mayol búvárral, aki megtanította neki búvárkodni Floridában, a Weastronomunautics világ egyik pillére, a Weastronomrnautics egyik oszlopa. naauták és a NASA alkalmazottai.
16 évesen, Floridából visszatérve egy újabb gyakorlati mélybúvártanfolyam után Bertrand megtette első repülőútját, és felfedezett egy sárkányrepülőt. Nem csoda, hogy hamarosan ő lett az egyik úttörője ennek a sportnak Európában. Évekkel később Picard nemcsak a Svájci Sárkányrepülő Szövetség megalapítója és professzionális oktatója lett, hanem mindent kipróbált, ami csak lehetséges: légi akrobatikát, ballonindítást, ejtőernyőzést. Picard többször is Európa-bajnok lett ebben a sportágban, végül pedig elsőként repült át a svájci-olasz Alpok felett trike-on.
Az észrevétlen "levegős" hobbi egyben professzionális laboratóriummá is vált számára. Az extrém helyzetekben élő emberek viselkedése iránt érdeklődve Picard belépett a pszichiátriai osztályra, majd néhány évvel később doktori címet szerzett a Lausanne-i Egyetem Orvosi Karán a pszichoterápia területén, majd megnyitotta saját rendelőjét. Bertrand számára különösen érdekes téma az orvosi hipnózis technikája volt: a hiányzó ismereteket mind az európai és az amerikai egyetemeken, mind a taoizmus délkelet-ázsiai követőitől kapta.
Ez az érdeklődés hozta vissza Picardot az égbe. 1992-ben a Chrysler adott otthont az első transzatlanti hőlégballon-versenynek, amelyet Chrysler Challenge-nek neveztek el. A belga pilóta, Wim Vershtraten meghívta Picardot másodpilótának – biztos volt benne, hogy egy pszichoterapeuta a fedélzeten, aki ismeri a hipnózis gyakorlatát, jó előnyt jelenthet a többi csapattal szemben. És így történt. Verstraten és Picard legénysége könnyedén túljutott a maratonon, és megnyerte a történelmi futamot, ötnapos, ötezer kilométeres repülés után Spanyolországban landolt.
Picard számára a repülés nem csupán egy kinyilatkoztatás volt, hanem a természettel való interakció új módja is. 18 év sárkányrepülés után új álma volt: motor és kormány nélkül repülni a világ körül, a szél akaratára támaszkodva.
És az álom valóra vált. Még ha nem is az első próbálkozásra. A szponzorok a svájci Breitling óragyártó és a Nemzetközi Olimpiai Bizottság voltak. 1997. január 12-én, három év előkészület után, egy svájci repülőtérről szállt fel a Breitling Orbiter nevű léggömb, de technikai problémák miatt hat óra után landolt. A Breitling Orbiter 2 1998 februárjában szállt fel, de ismét nem érte el célját. A megállásra ezúttal Burmában került sor, miután a kínai hatóságok megtagadták Picardtól a légi folyosót. Ez a repülés volt a történelem leghosszabb ballonos utazása (több mint kilenc nap), de a célt továbbra sem sikerült elérni.
Végül a harmadik léggömb 1999 márciusában hagyta el Svájcot, és csaknem 20 napos folyamatos repülés után, több mint 45 000 kilométeres repülés után landolt Egyiptomban. Példátlan utazásával Picard hét világrekordot döntött meg, számos kitüntető tudományos címet szerzett, és híres apjával és nagyapjával együtt bekerült az enciklopédiákba.
A Breitling Orbiter 3-nak a Smithsonian Air and Space Museumban található az Egyesült Államokban, Bertrand Piccard több könyvet írt, és számos előadás és szeminárium szívesen látott vendége volt.
2003-ban a fáradhatatlan Picard új, még ambiciózusabb vállalkozást jelentett be, vállalva egy emberes személyzet létrehozását. napenergiával működő repülőgépek képes az egész földkerekséget megkerülni. Így jött létre a projekt NapImpulzus.
Picard partnere és a cég nélkülözhetetlen vezérigazgatója Andre Borschberg svájci pilóta és üzletember volt. Zürichben született, a Lausanne-i Szövetségi Politechnikai Intézetben (EPFL) szerzett mérnöki diplomát, a legendás Massachusetts Institute of Technology-n szerzett menedzseri diplomát, és azóta hatalmas tapasztalatot halmozott fel sokféle üzleti projekt alapítójaként és menedzsereként. Ezenkívül Andre korai életkora óta szerette a repülést - a Svájci Légierő Iskolában tanult, és több mint tucat engedélyt kapott, amely jogot adott minden elképzelhető kategória repülőgépeinek és helikoptereinek professzionális repülésére.
Borshberg öt évig dolgozott a McKinsey-nél, a világ egyik legnagyobb tanácsadó cégénél, ezt követően megalapította saját kockázati tőkealapját, elindított két high-tech céget és jótékonysági alapítványt hozott létre.
2003-ban Lausanne-ban Picard és Borschberg olyan előzetes tanulmányokat végzett, amelyek megerősítették a Picard koncepció megvalósításának alapvető mérnöki megvalósíthatóságát. A számítások megerősítették, hogy létre kell hozni repülőgép tovább napelemek elméletileg lehetséges. 2003 novemberében a projekt hivatalosan is elindult, és megkezdődött a prototípus fejlesztése.
A brüsszeli Királyi Meteorológiai Intézet 2005 óta szimulál egy repülőgép-modell virtuális próbarepülését valós körülmények között a genfi és a zürichi repülőtereken. A fő feladat az optimális útvonal kiszámítása volt, mert hosszú ideig a napot eltakaró felhők alatt lenni, SOLÁR REPÜLŐ nem tudta. És végül 2007-ben megkezdődött a repülőgép gyártása.
2009-ben az elsőszülött HB-SIA készen állt a próbarepülésekre. A tervezés során a mérnökök két fő feladattal szembesültek. Le kellett volna tartani a súlyt repülőgép , miközben maximális teljesítmény-tömeg arányt és hatékonyságot ér el. Az első célt szénszál felhasználásával, egy speciálisan kialakított "töltelékkel" és minden feleslegestől való megszabadulással sikerült elérni. Például a pilótafülkében nem volt fűtési rendszer, így Borshbergnek speciális hővédő ruhát kellett használnia.
Ugyanezen okból a fő kérdés a napenergia megszerzésének, felhalmozásának és optimális felhasználásának kérdése volt. Egy tipikus délben a földfelszín minden négyzetmétere körülbelül ezer watt, vagyis 1,3 "lóerő" hőt kap. 200 négyzetméter 12%-os hatásfokú napelem körülbelül 6 kilowatt energiát termel. Ez sok? Maradjunk annyiban, hogy 1903-ban nagyjából ugyanennyi állt a legendás Wright fivérek rendelkezésére.
A szárny pa felülete SOLÁR REPÜLŐ több mint 12 ezer cellát szereltek fel. Hatékonyságuk még magasabb is lehet - az ISS-re telepített panelek szintjén. De a hatékonyabb sejtek nagyobb súlyt hordoznak. Súlytalanságban ez nem játszik szerepet (inkább az energiafarmok űr "kamionok" segítségével történő pályára emelésekor). azonban SOLÁR REPÜLŐ Picardnak éjszaka folytatnia kellett a repülést, felhasználva az akkumulátorokban tárolt energiát. És itt minden plusz kilogramm kritikus szerepet játszott. A fotocellák bizonyultak a gép legnehezebb alkatrészének (100 kilogramm, vagyis a repülőgép tömegének körülbelül negyede), így ennek az aránynak a optimalizálása volt a legnehezebb feladat a mérnökcsapat számára.
Végül be SOLÁR REPÜLŐ egyedi fedélzeti számítógépes rendszert telepítettek, amely minden repülési paramétert kiértékel, és a szükséges információkat a pilóta, valamint a földi személyzet rendelkezésére bocsátja. Összességében mérnökök NapImpulzus a projekt megvalósítása során mintegy 60 új technológiai megoldás született az anyagok és a napenergia területén.
2010-ben megkezdődtek az első és nagyon sikeres tesztrepülések, és már júliusban Andre Borschberg történelmi, éjjel-nappali repülést hajtott végre.
„Reggelre az akkumulátorok töltöttségének körülbelül 10 százaléka volt” – mondta Borshberg ihletetten. - Ez egy csodálatos és teljesen váratlan eredmény számunkra. A mi gépünk akkora, mint egy utasszállító, és olyan súlyú, mint egy autó, de nem fogyaszt több energiát, mint egy moped. Ez egy új korszak kezdete, és nem csak a repülési iparban. Megmutattuk a megújuló energiában rejlő lehetőségeket: ha repülni tudunk vele, akkor sok másra is képesek vagyunk. Az új technológiák segítségével megengedhetjük magunknak, hogy fenntartsuk megszokott életszínvonalunkat, de jóval kevesebb energiát fogyasztunk. Egyelőre túlságosan függünk a belső égésű motoroktól és az erőforrásáraktól!”
HB-SIA– a prototípus műszaki adatai
- Repülési magasság - 8 500 m
- A legnagyobb tömeg - 1600 kg
- Utazási sebesség - 70 km/h
- Minimális sebesség - 35 km/h
- Szárnyfesztávolság - 63,4 m
- Szárny területe - 200 nm
- Hossza - 21,85 m
- Magasság - 6,4 m
- Erőmű teljesítménye - 4 × 7,35 kW
- Az erőmű csavarjainak átmérője - 3,5 m
- Az akkumulátor súlya - 400 kg
- Napelemek hatásfoka (11 628 monokristály) - 22,5%
Csinálja szoláris repülés jövő? Természetesen – ígéri Borshberg. 1903-ban a Wright fivérek meg voltak győződve arról, hogy lehetetlen repülővel átkelni az Atlanti-óceánon. És 25 évvel később Charles Lindberghnek sikerült New Yorkból Párizsba repülnie. Ugyanennyi évbe telt az első 100 személyes utasszállító megalkotása. A Picard és a Borschberg csapata még csak az út elején jár, a működő prototípus maximális sebessége nem haladja meg a 70 kilométert óránként. De az első lépést már megtették.
Azonban in NapImpulzus már tudja, mi lesz ezután. 2012-2013-ban a prototípus SOLÁR REPÜLŐ A frissített berendezésekkel és a pilótafülkében állandó nyomással rendelkező HB-SIB-nek meg kell tennie az első világkörüli utat a „napszárnyon”. A csapágyfelület fesztávolsága körülbelül 80 méter – több, mint bármely modern repülőgépen. A repülés várhatóan 12 kilométeres magasságban zajlik majd. Igaz, nem lesz folyamatos. Két pilótából álló legénységváltáshoz öt leszállásra lenne szükség. Végül is a még mindig alacsony lineáris sebességgel való repülés több mint három-négy napig tart.
Bárhogy is legyen, Picard projektje optimizmusra inspirál. Talán pár évtized múlva a légitársaságok végre abbahagyják a szentségi mantrát, miszerint „hamarosan elfogy az olaj”. Elfogy? Szóval nagyszerű. Nem kerozinnal, hanem napenergiával fogunk repülni!
Manapság a tudósok nem felejtik el havonta legalább egyszer megemlíteni, hogy fogy az olaj, fogy a gáz, veszélyes az atomenergia, és általában is, kétszáz év múlva az emberiség át fog állni, mivel üzemanyag nélkül leáll a világgazdaság és a termelés. Ezzel szemben a médiában sok cikk olvasható a levegő, a víz, az állati és emberi hulladékok technológiáinak fejlesztéséről és más különféle lehetőségekről. Némelyikük tudományos-fantasztikusnak tűnik, mások valódi technikai fejlesztésekkel rendelkeznek, és már erősen használják őket, például a napenergiát.
napenergia
Megszoktuk, hogy szeretett lámpatestünk meleget és fényt ad nekünk, segít termeszteni, felmelegíti a tavak, folyók és tengerek vizét. De ezen felül a napsugarak energiája más módon is felhasználható. Néhány évtizeddel ezelőtt megjelentek a piacon a napelemes számológépek. Ez most senkit nem fog meglepni. Vannak kész projektek: már felépültek rajtuk az első házak, amelyeket napenergiával fűtenek és Oroszországban téli körülmények között üzemeltetnek. A projekt tartalékfűtést biztosít, mivel térségünkben a nap hosszú ideig felhővel takarhatja el.
Napelemet minden lakos vásárolhat, csak az ára nagyon csíp. Ráadásul a megszokott módon olcsóbban juthatunk energiához és hőhez. Hagyományos energiaforrások hiányában azonban – például távoli expedíciókban vagy az űrben – a napelemek a főszerep. Európában a magánszektor lakosai saját házuk tetejére helyezik őket, és a felesleges villamos energiát saját államuknak adják el. De Németország nem a legnaposabb ország. A napenergia előnye, hogy megújuló. Bár a tudósok azt mondják, hogy a Nap nem mindig fog sütni, de az emberi élethez képest a mi világítótestünk örökké tart.
Napenergiával működő repülőgép
A mi korunkban egy ilyen repülőgépet építettek. Lehet, hogy nem túl gyors és manőverezhető, de az üzemanyaga nem kerül semmibe, nincs káros kibocsátás. a szárnyak minden felületén és magán a hajótesten található. Próbarepülésen a gép 1541 km-t tett meg Phoenixtől Dallasig. A maximális magasság 8200 méter, az átlagsebesség 84 km/h volt.
A gépet nem egyik alkotója, Andre Borscherg irányította. Ez a repülés az egyik következő rekordja, korábban 26 órás utat tett meg ugyanazon a Solar Impulse nevű gépen. Most a tesztelő aktívan azt tervezi, hogy átszeli egész Amerikát, majd egy világ körüli repülést hajt végre.
Az egész csapat, amely az edényt létrehozta és üzembe helyezte, igyekszik mindent megtenni annak érdekében, hogy munkája a lehető legszélesebb körben szerepeljen a médiában. Hiszen az ilyen rendezvények fő feladata, hogy megmutassák az egész világnak, hogy a napfény energiájának nagy kilátásai vannak, és az ember maximálisan ki tudja használni.
A teremtés története
A Solar Impulse egy 63,4 méteres szárnyfesztávolságú, 1,5 tonna tömegű vitorlázórepülőgép, négy villanymotorral rendelkezik, amelyek összteljesítménye 7 kilowatt. Az elképzelések szerint a napelemek megvilágítása egyenetlen lehet. Több mint négyszáz kg-ot tesznek ki a lítium akkumulátorok, amelyeket a parkolóban töltenek. Bármely korábbi napenergiával működő repülőgép csak a napból történő újratöltéssel repült, az akkumulátorok, ha voltak, kicsik voltak.
A Solar Impulse 2 most elkészült, sokkal nagyobb, mint elődje, több napelemet tartalmaz - akár 17 ezer. Szárnyfesztávolság - több mint 70 méter. A súlycsökkentés érdekében szénszálból készült. A súlya azonban 2,3 tonna. A nagy teljesítményű akkumulátoroknak köszönhetően több napig és éjszakán át képes repülni 50-100 km/h sebességgel.
A napelemes tüzelőanyag kilátásai
Rengeteg példa van a napenergia felhasználására. A legegyszerűbbet a "3 + 2" szovjet filmben mutatták be, ahol a fizikai tudományok doktora tükröket rakott ki egy esernyőbe, és melegített ételt egy tányérsapkában, visszavert fénnyel. Most a tudomány fejleszt egy technológiát a hőszigetelés használatára, amelynek felülete napenergiát kap.
A mezőgazdasági termények szárítására és házak fűtésére szolgáló berendezéseket már gyártanak és működnek ugyanazzal a technológiával. Annak érdekében, hogy ne legyen túl nagy terület, a fűtőtestek felületén hornyok vannak kialakítva, amelyek megnövelik a napenergiát fogadó anyag területét.
Bolygónk azon régióiban, ahol kemény telek vannak, az energia nagy részét fűtésre fordítják. Az energiatakarékosság érdekében passzív napelemes rendszereket fejlesztenek, amelyek nagy felülettel a nap felé néznek, energiát gyűjtenek és melegítik a házat. Az ötlet jó, de nehezen kivitelezhető. A házat tökéletesen szigetelni kell, a szellőzést szabályozni kell, kizárólag napenergia felhasználása esetén csak a nap közepén éri el az optimális hőmérsékletet a házban, nyáron pedig túl meleg van.
A napelemes repülőgép tökéletes példája a kiaknázatlan lehetőségeknek. Egy passzív rendszer bizonyos prototípusa telepítve van rá. De vannak aktívak is. Felmelegítik a vizet vagy a levegőt. Csak ezután, mint hűtőfolyadékok lépnek be a házba. Könnyebben irányíthatók, már felépített házakra is felszerelhetők, de hatékonyságuk nem elegendő az oroszországi kemény telekhez. A hibrid rendszerekben azonban a hagyományos energiaforrásokkal kombinálva az aktív napelemes rendszerek akár az energia 60 százalékát is megtakaríthatják.
napmobil
A napelemes repülőgép nem az egyetlen modern közlekedési eszköz, amely ilyen típusú energiával működik. Van napautó, és nem is egy. Svájcban minden évben versenyt rendeznek az ilyen gépek között, ezt Tour de Sol-nak hívják. A verseny hat napig tart. A résztvevőknek minden nap 80-150 km-t kell megtenniük Svájc és Ausztria útjain.
Néhány évvel ezelőtt egy ilyen napelemes autó átjutott Oroszországon. Kiderült, hogy országútjainkon a kerekei nem tudnak átmenni, a mozgás pedig autópályákon történt. Oroszország nagy, és nincs elég nap mindenhol. De minden nehézség ellenére a napelemes autó befejezte az útvonalat. Az ilyen szállítás maximális sebessége 170 km/h. Újabb pozitív megerősítést kapott a napenergia napelemes autó formájában történő felhasználása. Európában néhány modell már bekerült a sorozatba.
Napelemek. Ár. Termelés
A napelemek valójában napelemek, amelyek átalakítják a napenergiát. A "The Martian" című filmben jól láthatóak, amikor a főszereplő megtisztítja őket a portól egy katasztrófa után. Oroszországban nem népszerűek és nem gyártják. A szokásos minimális magánrendelés 9 ezer rubel összegben jön létre. Maguk a napelemek, amelyek ára a termék méretétől függően változik, másfél ezer rubeltől 15 ezer rubelig terjed.
Használata Oroszországban
Nálunk rendszeresen, de nem túl erősen süt a nap. A napenergia felhasználásának fentebb vázolt példái hazánkban is alkalmazhatók. Sajnos az akkumulátor élettartama csak hosszú távon térül meg. De ha nem csak a pénz mennyiségét vesszük figyelembe, hanem a természeti erőforrások megtakarítását is, akkor bátran kijelenthetjük, hogy ezt a technológiát fejleszteni és a lehető legtöbbet aktívan kell használni.
