webdonsk.ruСамолет на солнечных батареях своими руками
Добавил пользователь Alex Обновлено: 04.09.2024
В наше время учёные не забывают хотя бы раз в месяц упомянуть, что нефть заканчивается, газ на исходе, энергия атома опасна, и вообще, через двести лет человечество перейдёт на каменные топоры, так как мировая экономика и производство встанут без топлива. В противовес этому в средствах массовой информации много статей о развитии технологий использования энергии воздуха, воды, отходов животных и человека и другие разные варианты. Некоторые из них похожи на фантастику, иные имеют реальные технические наработки и уже вовсю используются, как, например, энергия солнца.
Солнечная энергия
Мы привыкли, что любимое светило дарит нам тепло и свет, помогает выращивать урожай, греет воду в озёрах, реках и морях. Но, помимо этого, энергия солнечных лучей может использоваться иначе. Уже несколько десятков лет назад на рынке появились калькуляторы с солнечной батарейкой. Сейчас этим никого не удивишь. Есть готовые проекты: по ним уже построены первые дома, которые обогреваются за счёт солнечной энергии и эксплуатируются в России в условиях зимы. Проект предусматривает резервное отопление, так как в наших краях солнце может закрыть тучами надолго.
Каждый обыватель может купить солнечные батареи, вот только цена очень кусается. Кроме того, дешевле получать энергию и тепло привычным способом. Однако в условиях отсутствия обычных источников энергии, например в далёких экспедициях или в космосе, солнечные батареи являются основными. В Европе жильцы частного сектора располагают их на крышах собственных домов и продают излишки электроэнергии своему же государству. А ведь Германия не самая солнечная страна. Плюс солнечной энергии ещё в том, что она возобновляемая. Хоть учёные и говорят, что Солнце не всегда будет светить, но, по сравнению с человеческой жизнью, наше светило вечно.
Самолёт на солнечных батареях
В наше время построили такое воздушное судно. Пусть оно не очень быстрое и манёвренное, зато его топливо ничего не стоит, вредных выбросов нет. Солнечные батареи расположены по всей поверхностям крыльев и самого корпуса. На испытательном перелёте самолёт преодолел 1541 км из Феникса в Даллас. Максимальная высота составляла 8200 метров, а средняя скорость - 84 км/ч.
Самолёт на солнечных батареях пилотировал один из его создателей — Андрэ Боршерг. Этот перелёт - один из его очередных рекордов, ранее он совершил путешествие в 26 часов на этом же самолёте под названием Solar Impulse. Сейчас испытатель активно строит планы пересечь всю Америку, а потом совершить кругосветный перелёт.
Вся команда, которая создавала судно и готовила его к эксплуатации, старается сделать всё возможное, чтоб её работа максимально освещалась в средствах массовой информации. Ведь основная задача таких мероприятий – показать всему миру, что энергия солнечных лучей имеет большие перспективы и может максимально использоваться человеком.
История создания
Solar Impulse представляет собой планер с размахом крыльев в 63,4 метра, его масса - 1,5 тонны, имеет четыре электрических двигателя с общей мощностью в 7 киловатт. Предусмотрено, что освещение солнечных батарей может быть неравномерным. Больше четырёхсот кг приходится на литиевые аккумуляторы, которые заряжаются на стоянке. Любой прежний самолёт на солнечных батареях летал только за счёт подзарядки от солнца, аккумуляторы если и были, то небольшие.
Сейчас создан Solar Impulse 2, он гораздо крупнее своего предшественника, имеет больше солнечных ячеек — целых 17 тысяч. Размах крыльев - больше 70 метров. Его сделали из углеводородного волокна, чтобы уменьшить массу. Тем не менее он весит 2,3 тонны. Благодаря мощным аккумуляторам он может лететь в течение нескольких дней и ночей со скоростью от 50 до 100 км/ч.
Перспективы солнечного топлива
По той же технологии уже выпускаются и работают установки для просушки сельскохозяйственных культур и обогрева домов. Чтобы не делать их слишком большими по площади, в поверхности нагревателей делают канавки, которые увеличивают площадь материала, воспринимающего солнечную энергию.
В регионах нашей планеты, где суровые зимы, большая часть энергии уходит именно на отопление. Для экономии энергии развивают пассивные солнечные системы, которые имеют большую площадь, обращённую к солнцу, собирают энергию и прогревают дом. Идея хороша, но сложна в исполнении. Дом должен иметь отличную изоляцию, необходимо регулировать вентиляцию, при использовании только солнечной энергии оптимальная температура в доме достигается только к середине дня, а летом в нём слишком жарко.
Самолёт на солнечной энергии является прекрасным примером нераскрытых возможностей. На нём установлен некий прототип пассивной системы. Но существуют и активные. В них нагревается вода или воздух. Уже потом они, как теплоносители, поступают в дом. Их проще контролировать, можно устанавливать на уже построенные дома, но их эффективность недостаточна для суровых зим России. Однако в гибридных системах при совмещении с привычными источниками энергии активные солнечные системы позволяют экономить до 60 процентов энергоносителей.
Солнцемобиль
Несколько лет назад такой солнцемобиль совершил проезд через Россию. Оказалось, что его колёса не могут проехать по нашим просёлочным дорогам, и движение шло по магистралям. Россия велика, и не везде достаточно солнца. Но, несмотря на все трудности, солнцемобиль завершил свой маршрут. Максимальная скорость такого транспорта составляет 170 км/ч. Использование солнечной энергии в виде солнцемобиля получило ещё одно положительное подтверждение. В Европе некоторые модели уже вошли в серию.
Солнечные батареи. Цена. Производство
Использование в России
В нашей стране солнце светит регулярно, но не очень сильно. Примеры использования солнечной энергии, изложенные выше, могут быть применены и на просторах нашей страны. К сожалению, эксплуатация батарей окупится только в долгосрочной перспективе. Но если учитывать не только количество денег, но и экономию природных ресурсов, то можно уверенно сказать, что эту технологию необходимо максимально развивать и активно использовать.
26 июля 2016 года летательный аппарат Solar Impulse 2 сел в Абу-Даби, городе, из которого началась кругосветка. С марта 2015 года самолёт преодолел 42 тысячи километров, пролетел над двумя океанами и тремя морями. Его солнечные батареи сгенерировали 11000 кВт?ч электричества. За время перелета Solar Impulse 2 поставил 19 мировых рекордов.
Проекты Solar Impulse и Solar Impulse 2
Пилотируемый самолёт на солнечных батареях Solar Impulse совершил свой первый полёт 7 апреля 2010 года в Швейцарии. Полуторатонный аппарат с размахом крыльев 63,5 метра в течение двух часов находился в небе, четыре его электрических двигателя использовали солнечную энергию от двенадцати тысяч солнечных батарей на крыльях. Уже в следующем году самолёт перелетел из Швейцарии в Бельгию за тринадцать часов, совершив свой первое международное путешествие. В 2013 году солнечный самолёт завершил перелёт через континентальную часть США, преодолев пять тысяч километров с несколькими посадками.
Самолёт ставил всё новые рекорды, но конструкторам и пилотам этого было мало: они собрали Solar Impulse 2, увеличив размах крыльев до 72 метров, массу до 2,3 тонн, количество солнечных батарей до 17 248 и скорость — с 50 до 140 км/ч. Именно этому самолёту предстояло совершить кругосветное путешествие.
9 января 2015 года Solar Impulse 2 разобрали в Швейцарии на несколько частей и доставили в Абу-Даби с помощью Boeing 747.
20 января 2015 года команда Solar Impulse опубликовала маршрут кругосветного путешествия. Его планировали начать 1 марта. Путь должен был занять от 4 до 6 месяцев, из них в воздухе самолете должен был провести 25 дней и преодолеть расстояние в 35 000 километров. Маршрут сильно зависел от погодных условий и геополитической ситуации в некоторых регионах. За погодой и техническим состоянием самолёта пристально следил Центр управления полётом в Монако, где специалисты дважды в день пересчитывали все параметры путешествия.
Путешествие началось 9 марта 2015 года. Моментом истины для всей команды стал пятидневный перелёт через Тихий океан на расстояние 8 000 километров из китайского Нанкина на американские Гавайи. Окна для этого перелёта самолёт ждал несколько недель.
К сожалению, перелёт совершили не с первой попытки — самолёт совершил вынужденную посадку в японском городе Нагоя. Уже на Гавайях из-за поломки батарей самолёт задержался на несколько месяцев — до весны 2016 года.
Самолётом по очереди управляли Бертран Пикар, швейцарский психиатр и воздухоплаватель в третьем поколении, и Андре Боршберг, военный пилот. Пока один из пилотов был за штурвалом, второй добирался до места очередной посадки самолёта другим путём.
Пилотам приходилось работать в очень сложных условиях. Объём неотапливаемого кокпита составлял 3,8 кубических метра — чуть больше телефонной будки. Поспать в таких условиях было сложно. На помощь пришли йога и самогипноз, позволяющие быстро войти в фазу глубокого сна — так пилот спал несколько раз в сутки по 15-20 минут.
Зато питание — 11-разовое, с одним приёмом горячей пищи, специально для проекта разработанное восемью учёными из Nestle. В сухпайки вошли бутилированная вода и кофе Nescafe. Масса еды на сутки составила 1,8 килограмма, энергия — 3,5 тысячи калорий. При этом масса всего груза, который пилот берёт на борт, включая кислородные баллоны, не должна была превышать 30 килограммов.
Второй этап перелёта через Тихий океан завершился 23 апреля 2016 года, когда самолёт приземлился у залива Сан-Франциско.
Самолет на солнечных батареях Solar Impulse 2 совершил свой первый полет, взлетев в понедельник с аэродрома Пайерн в Швейцарии. Новая версия аппарата намного превышает габариты предыдущей модели. Крыло длиною 72 метра покрыто 17 248 солнечными элементами, а вес самого аппарата — 2,3 тонны. По словам Бертрана Пиккара, который участвовал в создании самолета и пилотировал предыдущую модель, Solar Impulse 2 совершенно уникален. Он не нуждается в керосине и может использовать солнечную энергию днем и ночью, при этом достигать скорости в 140 км/ч. Таким образом его испытатели стремились показать возможности альтернативной энергетики. В 2015 году на этом самолете планируется совершить кругосветное путешествие.
Понравилось? Хотите быть в курсе обновлений? Подписывайтесь на наш Twitter, страницу в Facebook или канал в Telegram.
Кругосветное путешествие Solar Impulse 2 — самолета, приводимого в движение исключительно энергией солнца, вышло на новый, самый сложный этап. 31 мая швейцарский пилот Андре Боршберг (Andr? Borschberg) поднял воздушное судно из аэропорта китайского Нанкина и вылетел в направлении Гавайских островов.
Тихоокеанский перелет Solar Impulse 2 станет не только длиннейшей в мире дистанцией, без посадки преодолеваемой самолетом, мотор которого работает только за счет солнечных батарей, но и новым достижением в истории воздухоплавания. В случае удачного завершения этапа, это будет самый продолжительный одиночный перелет за все время использования летательных аппаратов.
Имея огромный размах крыльев в 72 метра, сопоставимый с размерами самого большого реактивного пассажирского авиалайнера Airbus А380, вес Solar Impulse 2 в полном снаряжении составляет 2300 кг. Такая легкость, отчасти обеспечивается использованием углеродного волокна и новейшими технологиями (позаимствованными из яхтостроения), делающими конструкционные материалы толщиной, менее чем у листа бумаги прочными, как сталь.
Самолет оснащен четырьмя электродвигателями общей мощностью 70 л. с, а энергию для них производят 17 000 фотоэлементов толщиной в 135 микронов. Солнечные панели встроены в крылья аппарата и покрыты защитной пленкой из сополимера фтора. Полученная электроэнергия хранится в усовершенствованной конструкции литий-ионного аккумулятора — литий-полимерных батареях весом 633 кг.
Solar Impulse должнен будет преодолеть маршрут длиной в 8172 км, причем далеко не быстрому самолету (его крейсерская скорость составляет 70 км/ч) на это понадобится примерно 130 часов или почти 6 суток. Все это время пилот должен оставаться на постоянной связи с диспетчерским центром в Монако, в котором команда проекта совместно с метеорологами будет корректировать оптимальную траекторию движения судна.
Салон электросамолета снабжен оборудованием, в том числе кислородным, позволяющим безопасный полет на высоте 12000 метров, в действительности же Solar Impulse 2 не подымается выше отметки в 8500 метров.
Кругосветный полет Solar Impulse 2 (официальный регистрационный код HB-SIB) стартовал в Абу-Даби 9 марта 2015 года. Маршрут электрического самолета разделен на 12 участков, два из который являются самыми протяженными (из Нью-Йорка в Европу и из Китая в Гавайи) и потребуют не менее пяти суток непрерывного перелета. На разных этапах штурвалом крылатой машины поочередно управляют два летчика - Бертран Пиккар и Андре Боршберг.
Технические характеристики самолета Solar Impulse (модель HB-SIA, предшественник Solar Impulse2)
Читайте также: