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太阳能飞机


阳光动力号开始横越美国


作者:Clare O'Dea


阳光动力号飞跃湾区和金门大桥 ()

阳光动力号飞跃湾区和金门大桥

阳光动力号已从美国加州起飞,正式开始了横越美国的旅行,目前它已着陆在凤凰城。在它的故乡瑞士,为下次飞行准备的、超薄材质的第二架飞机制造,已经开始。

对“阳光动力号”之父皮卡德(Bertrand Piccard)和André Borschberg来说,打破纪录并不是目的,他们旨在推广可更新能源科技的实施。

有近80个合作伙伴支持了“阳光动力号”项目,其中不乏瑞士公司,无论是在设计、建造、测试还是飞行阶段,他们都赢得了丰富的经验,远远超过预期。

回到瑞士西部的家乡,远离香槟和照相机,他们已经开始研制下一架阳光动力号-“HB-SIB”。对该项目的工业合作伙伴兼科技顾问“洛桑联邦理工学院”来说,太阳能飞机的设计是一套全面的技术挑战,从选取材料就已开始。

在阳光动力号上,你找不到任何一个铆钉,因为所有的部分,都是粘和在一起的。仅仅是为了梦想计划寻找到一种超轻且坚固的材料,就让太阳能工程师们不得不越界进入到“材料发展领域”。

挑战落到Décision SA和North TPT头上,两者都是与洛桑联邦理工大学有紧密关系的合作伙伴。

地理优势

现计划飞越美国的第一架“阳光动力号”(HB-SIA),其机身、座舱和机翼均由Décision公司与洛桑联邦理工共同研制制造。该公司花费一年的时间进行测试和合作,研发出碳纤维蜂窝夹层用于第一架“阳光号”。这类碳片每平方米的重量只有93克。

“这是高科技,同时也是精细的手艺活,”Décision的总裁Bertrand Cardis解释说。在他的厂房里,曾制造过阿灵基(Alinghi)的游艇和喷气飞人Jetman-Yves Rossy的机翼。

技术人员正在为新飞机准备机身板,然后进行组装,“每部分需要工时6000个,”Cardis说。

第二架飞机将更轻、机翼更长,翼宽达72米。这意味着太阳能电池板将获得更多空间。机身最新采用的碳片甚至要比纸轻三倍,只有每平米25克。

“要开发一些特殊的项目,你就要离开你的‘舒适区’,”Cardis说:“你进入到一个充满风险的区域,你必须尽力降低风险。幸好这个项目得到洛桑理工的不少帮助”。

地理优势在这里很突出,因为做这类先进材料的研究及开发机构,离得都不远,洛桑理工的Pascal Vuilliomenet说:“我们这里所进行的很多研究尝试,都是无价的”。

阳光动力号的亮点

横跨美国的飞机之旅开始于5月3日。

 “阳光动力号”此次的飞行计划从太平洋海岸的旧金山出发,途径凤凰城、达拉斯、St. Louis或Atlanta,目的地是华盛顿和大西洋沿岸的纽约市,这将成为其迄今为止最长的飞行使命。

飞机表面的12,000个太阳能电池将为四个电动机供电,并为四个锂聚合物电池充电,使飞机能够在夜间依靠太阳能飞行。

2009年6月,阳光动力号HB-SIA公布了其首个飞行计划。试飞开始于一年后。其高潮在于2010年7月的首次夜航,共持续26个小时。

2010年9月,阳光动力号飞过瑞士,降落在日内瓦和苏黎世。2011年首次出境,自瑞士飞往布鲁塞尔和巴黎。

去年该机从瑞士法语区的Payerne飞往摩洛哥,途径7地,并飞返。

2013年,开始建造新的阳光动力HB-SIB号。

它将完成的壮举是2015年无停顿环球飞行。

超轻

Décision和供应商North TPT,两家只有几分钟的车程。在曾经的电缆工厂里,正崛起着一家小型企业-North TPT,它曾为阿灵基2007年竞争美洲杯生产过新的船帆材料。这是一种新型的碳素钢,适用于制造汽车、船艇和火车等。

这种碳复合材料,由多重“浸渍”过的纤维层组成,是一种强化的纤维和树脂。然后整体在高压炉中加热成型。

如今North TPT已和洛桑理工合作开发出新的碳片组合,更轻薄、更柔韧。其纤维层数更多,而且纹络方向不同、强度不同,所以这类编织体的材质比其他粘接材料更轻,更坚韧。

“这就像照相机拥有更大的像素,”North TPT的负责人François Mordasini这样形象地比喻。

这种型材如此轻薄,以至于需要一个由计算机控制的特殊的机器人来对齐每一层碳片,这样才最能受力。这种材质还应用于鱼竿、钟表,或者Boliden的方程式1赛车。

North TPT还要为此编写新的计算机程序,为了测量这种新型的合成材料的强度。“我们为此创建了新的工具箱,为了让这种材质更便于使用,”Mordasini骄傲地说。

和其他复合材料相比,这类材质有独特的属性。Robin Amacher和洛桑理工应用力学和可靠性分析实验室的同事们,曾对此进行过测试。

“需要费很大的力气,才能破坏这种新型材质,这令人称奇。而且裂痕平坦,不会让材质承受太多压力。这种设计可以让建材使用广泛,” Amacher陶醉地对瑞士资讯swissinfo.ch表示。

“我们不仅测量,还要学会如何破坏这种材质,”他表示。这样才可以为改善这种材质提出建议。

洛桑理工自2003年开始对阳光动力号进行可行性研究,并随后展开了一系列的研究开发工作,如人机界面传感器等。这类科技可以协助阳光动力号的飞行员进行长时间驾驶。模拟装置的系统测试将从12月开始。

“阳光动力号这样的项目,对我们来说非常重要。因为我们想展示我们的科技成果。而且学生们所进行的高质量的、具有革新性的研究,其成果也可以在实践中得到验证。所有人都可以从中受益,”这点Vuilliomenet确信。


(译自德文:宋婷), 瑞士资讯swissinfo.ch



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