За счёт чего летает солнечный самолёт

Пятидневный беспосадочный перелёт Solar Impulse 2 из Японии на Гавайи стал испытанием не только для техники, но и для человека

Дата публикации: 

09.07.2015

Автор: 

Самолёт на солнечных батареях Si2 во время испытательного полёта над Швейцарией в 2014 году / Фото: Solar Impulse | Revillard | Rezo.ch

3 июля самолет на солнечных батареях Solar Implulse 2 (Si2) приземлился в аэропорту Калаелоа на Гавайских островах, завершив тем самым восьмой этап кругосветного перелёта, стартовавшего в Абу-Даби 9 марта 2015 года.

Посадкой на Гавайях экспериментальный лайнер установил рекорд по длительности и продолжительности перелёта для самолётов на солнечной энергии, преодолев 7200 км за 4 суток и 22 часа. Всё это время за штурвалом машины находился швейцарский пилот-экспериментатор Андре Боршберг (Andre Borschberg). Совместно с другим энтузиастом и по совместительству сооснователем компании Solar Impulse Бертраном Пикаром (Bertrand Piccard) пилот намерен обогнуть земной шар, преодолев около 35 тыс. км в течение пяти месяцев. "ЭнергоЭффект.Инфо" изучил технические и людские ресурсы амбициозного проекта.

Без капли топлива

Если силы пилотов во время полёта поддерживаются специальным питанием и занятиями йогой, то самолёт перемещается в пространстве исключительно благодаря энергии солнца. "Самолёт, не потребляющий ни капли топлива" (Zero Fuel Air Plane) – гласит слоган Solar Impulse. Одной из целей проекта стало доказательство возможности перелёта на неограниченные расстояния без органического топлива, исключительно на энергии солнца. Теперь это уже не мечта, а реальность, утверждают инициаторы эксперимента.

Над созданием Si2 работала команда из 80 специалистов, также в проекте участвовали более сотни партнёров и консультантов. Прототипом машины послужил самолёт Solar Impulse 1, установивший в 2010-2013 годах восемь мировых рекордов для машин на солнечных батареях.

Устройство самолёта на солнечных батареях Si2 / Инфографика: Solar Impulse

Si2 представляет собой одноместный самолёт с каркасом из углеродного волокна. При весе, сопоставимом с автомобилем - 2300 кг, размах крыла экспериментального самолёта составляет 72 метра, что больше, чем у Boeing-747-8 (68 метров), весящего более 200 тонн.

Солнечную энергию собирают 17248 монокристалических силиконовых фотоэлементов толщиной 135 микрон. Занимая площадь 269,5 кв. м на крыльях, фюзеляже и горизонтальном хвостовом стабилизаторе, солнечные батареи могут генерировать за сутки до 340 кВт*ч электроэнергии.

Для хранения собранной энергии используются литий-полимерные батареи, расположенные в обтекателях двигателей. Общая масса аккумуляторов составляет 633 кг или чуть более четверти веса всего самолёта. Теплоизоляция аккумуляторов выполнена с помощью плотной пены. Также в Si2 используется система контроля зарядки и температуры аккумуляторов. Таким образом, самолет может передвигаться в ночное время и в пасмурную погоду на низких высотах.

Перемещение самолёта в воздухе осуществляется с помощью четырёх бесколлекторных электродвигателей, номинальной мощностью 17,4 л.с. каждый, расположенных под крыльями. Частота вращения двухлопастных пропеллеров диаметром 4 м ограничена редуктором до 525 об./мин. Энергоэффективность подобной системы заявлена производителем на уровне 94%.

Что касается скорости передвижения, то она может варьироваться от 36 км/ч до 140 км/ч. По данным пресс-службы проекта, во время перелёта из Японии на Гавайские острова средняя скорость составила 61,19 км/ч. По этому параметру солнечный самолёт, безусловно, уступает своим гражданским коллегам. Так, крейсерская скорость реактивного Boeing-747-8 составляет более 900 км/ч, а турбовинтового Ан-24 – 460 км/ч. Однако ни одна из этих машин не может похвастаться нулевым расходом топлива, как Si2.

Испытание для человека

Андре Боршберг во время перелёта на Гавайи 29.06.2015 / Фото: Solar ImpulseВо время кругосветного перелёта пилотам приходится демонстрировать небывалую выносливость в экстремальных условиях. В этом они сильно напоминают космонавтов. Рабочим местом пилота Si2 является кабина объёмом 3,8 куб. м, воздух в которой находится под атмосферным давлением. Отопление в кабине отсутствует, а температура за бортом меняется от -40 до +40 градусов Цельсия.

В течение стандартного 24-часового лётного цикла пилот делает 8 перерывов продолжительностью от 5 до 20 минут, при этом самолёт находится на низких высотах. Ежедневный рацион лётчика включает в себя 2,4 кг еды, 2,5 л воды и 1 л тонизирующего спортивного напитка. В меню входит завтрак, обед из блюд, максимально похожих на домашние, и закуски из сухофруктов и шоколада. Пищевой состав еды меняется в зависимости от температуры и высоты полёта. На значительных высотах пилотам требуется больше энергии, несмотря на снижающийся при подъёме аппетит.

Андре Боршберг нашёл оригинальный способ поддерживать свои силы и компенсировать недостаток движения, прибегнув к занятиям йогой. Чтобы оставаться в форме, ежедневно пилот тратит на выполнение упражнений от 30 до 45 минут.

Удалённый центр управления

Во время полёта пилоту Si2 приходится постоянно находить баланс между ношением кислородной маски на большой высоте, отдыхом и пополнением запаса энергии самолёта. Вполне естественно, что управление таким сложным механизмом осуществляется извне: координацию работы систем Si2 осуществляет расположенный в Монако Центр управления полётом (ЦУП). В этом заключается ещё одно сходство с космонавтикой.

"После такого необычного путешествия я чувствую себя навеселе, - делится своими ощущениями Андре Боршберг после приземления на Гавайях. – Я поднимался на высоту Эвереста пять раз без длительного отдыха. Моими ушами и глазами был Центр управления полётом в Монако. Центр упорно работал над тем, чтобы дать мне возможность отдохнуть, восстановить силы и пополнить запасы энергии самолёта, передавая мне траекторию и стратегию полёта, рассчитанную компьютером".

Центр управления полётом в Монако / Фото: Solar Impulse | Ch. Béesau

С помощью спутниковой связи в постоянном контакте с самолётом находятся двадцать специалистов ЦУПа, которые просчитывают возможные сценарии и передают пилоту данные, позволяющие выбрать оптимальный план полёта. Помимо руководящего состава, в команду Центра входят авиадиспетчеры, метеорологи, инженеры, математики.

Во время полёта параметры маршрута пересчитываются дважды в день с учётом погодной ситуации и солнечного освещения. Высота и траектория Si2 меняются для накопления достаточной энергии для ночного перелёта. Для отбора наиболее подходящих маршрутов этапов кругосветного путешествия с 2005 года были смоделированы несколько тысяч перелетов в различных метеорологических условиях.

Завершение перелёта Solar Impulse 2 ожидается в конце июля 2015 года. Солнечному самолёту ещё предстоит пересечь территорию США и Атлантический океан. Однако график полёта может быть скорректирован в зависимости от погоды и позиции авиационных властей, предупреждают авторы проекта.

Команда Si2 во время первого испытательного полёта 02.06.2014 / Фото: Solar Impulse | Revillard | Rezo.ch

"Мы очень амбициозны в достижении нашей цели, но при этом скромны, учитывая величину вызова. Это всего лишь попытка, и только время покажет, сможем ли мы преодолеть многочисленные погодные, технические, человеческие и административные проблемные моменты", – цитирует пресс-служба проекта Бертрана Пикара и Андре Боршберга.

В случае успешного завершения перелёта Solar Impulse имеет все шансы стать прототипом новой гражданской авиации, приоритетом которой будет экономия не времени, а ископаемых ресурсов.

Видео: приземление самолёта Solar Impulse 2 на Гавайских островах 03.07.2015:

Ключевые слова: 

Поделиться страницей

Новости и статьи по этой же теме