maria_melni

afirsov 11 минут на прочтение

ЖЖ рекомендует
Категория:

Дали «Импульс». Первый кругосветный перелет на солнечной энергии

26 июля успешно завершился кругосветный перелет самолета на солнечных батареях «Солар импульс»-2, приземлившегося на месте своего старта в Абу-Даби.
— Редактор LJ Media

«Солнцедар» в этой песенке советских акванавтов периода 70-х годов — это такое плодовоягодное, кто помнит, с характерным запахом, напоминающим некое горючее, используемое в основном в автомобилях...

Швейцарское семейство Пикаров традиционно отличалось изобретательством и страстью к изобретательным приключениям. Огюст Пикар изобрел стратостат и батискаф и поднялся выше всех в стратосферу, а его сын — Жак опустился ниже всех (дальше дно) в Марианскую впадину. Именно батискаф Пикаров (точнее «поплавок») наполнялся «Солнцедаром» — для придания положительной плавучести на всех глубинах океана... Их внук и сын Бертранд, несмотря на довольно спокойную профессию — психиатр, решил пойти по их пути, и совершил сначала перелет вокруг земного шара на стратостате, а в начале ХХI века придумал очередное весьма «изобретательное приключение» — полет вокруг света на солнечной энергии («без грамма топлива [«Солнцедара»] на борту«©.

За месяц до этого в Москве один из участников проекта Ганс Росс прочел лекцию о полете «Солар импульса»-2 («СИ»-2) вокруг земного шара. В общем, тезисно:

Проработка вопроса началась еще в 2001 г. под руководством самого Бертранда Пикара и швейцарского бизнесмена Андрэ Боршберга. Побудительной причиной стало якобы «привлечение внимание к экологически чистым технологиям». После предварительного изучения вопроса проект «Солар импульса» официально стартовал в ноябре 2003 г. Как инженер, техническую часть курировал Андрэ. К работе были привлечены студенты института в Лозане. Росс отметил, что коллектив строился на базе нескольких «старых, опытных» специалистах по определенным направлениям и большого числа «молодых, энергичных» сотрудниках, часто не имеющего никакого опыта, — всего порядка 90 человек (своеобразный вариант «бригады главного хирурга» — способ организации труда, например, в коллективах программистов).

Проект финансировался рядом частных компаний, фондов, часть средств выделило швейцарское правительство. Но из серьезных авиационных фирм практическую помощь оказала только «Дассо», остальные авиастроители посчитали проект не интересным с точки зрения возможного практического для них «выхода».

В результате исследований была выбрана компоновка самолета-высокоплана с четырьмя элетросиловыми установками, каждая объединенная в единой гондоле со своей аккумуляторной литий-ионной батареей (на 70 элементов, — Росс не удержался пнуть тушку Маска за его «пальчиковые» батареи на «Тесле»). Солнечные батареи покрывали всю верхнюю поверхность крыла размахом более 60 м и стабилизатор — всего свыше 11 тыс элементов. Максимальный кпд выбранных солнечных элементов доходил аж до 27-29%, но на уровне земли составлял только 14%, зато на потолке полета уже достигал 20% (макс — 22%). Реально с квадрата площади удавалось из 1,3 кВт (на высоте полета СИ — 1 кВт) падающей солнечной энергии в среднем за полет «снять» 250 вт. Полученная энергия поступала на четыре электродвигателя мощностью до 10 л. с. и заряжала аккумуляторные батареи. Учитывая потери в аккумуляторах, при передаче энергии, кпд двигателя и винта — общие потери энергии достигали 85%!

В качестве первого этапа в 2006-2009 гг. был построен «демонстрационный» одноместный самолет «Солар импульс», рассчитанный на продолжительность полета 1-1,5 суток, на котором отрабатывались необходимые технологии. При взлетной массе 1,6 т почти 50% приходилось на вес самого планера, 25% — на аккумуляторную батарею.

Планер выполнен из углепластиков. Все элементы конструкции при изготовлении проходили статические испытания, после подсборки испытывался каждый узел, и в конце концов испытывался весь планер целиком. Особое внимание уделялось главному лонжерону, памятуя аварию солнцелёта «Гелиос» в 2003 г.

Для аэродинамических исследований, несмотря на собранную приличную сумму порядка 150 млн долл, широко использовался такой «дешевый» способ, как «продувка» элементов конструкции (кабина, мотогондолы) на крыше автомобиля, благо самолет более 150 км/ч не должен был развивать.

Для «СИ» в Штутгарте был разработан специальный профиль крыла — покрытие верхней поверхности солнечными батареями, создавали серьезную его «шероховатость» (промежуток между батареями проклеивался специальной лентой). Новый профиль должен был обеспечить максимально возможно ламинарное обтекания крыла с подобным «дефектом поверхности».

Для работ и обслуживания самолета был изготовлен ангар из надувных элементов, который также мог обеспечивать перелеты самолета по маршруту следования.

Полеты «СИ» начались в 2009 г., а в 2010 г. впервые был совершен суточный (26 ч) полет, так сказать, по полному циклу использования солнечной энергии. В процессе полета самолет старался подняться на максимальную высоту (исходя из выносливости пилотов), так как это обеспечивало большее кпд солнечной батареи и запас кинетической энергии. После захода солнца «Солар импульс» сначала летел практически как планер, постепенно теряя высоту до 1500 м (где-то 1-1,5 ч) после чего продолжал полет на этой высоте на аккумуляторных батареях. После восхода солнца самолет вновь должен был набирать высоту.

Наиболее известным стал перелет «СИ» через все Штаты в 2013 г. (шесть этапов), хотя его организаторы столкнулись с рядом проблем: диспетчерские службы организации воздушного движения, невозможность «захватить» с собой ангар для обслуживания самолета на земле, отдельными недоработками конструкции самого самолета. Так, перед вылетом после очередной посадки на маршруте приходилось аккуратно удалять конденсат с поверхности крыла, так как капли росы серьезно портили аэродинамику самолета.

Кроме того приходилось удалять конденсат изнутри крыла — для этого во всех окрестных медучреждениях и ветеринарных клиниках (отдельные посадки на маршруте осуществлялись в каких-нибудь глухих местах всякой там Алабамщины) собирать одноразовые шприцы, с помощью которых прокалывалась обшивка крыла и отсасывалась оттуда вода.

На финишной части маршрута, когда планировалось облететь Статую свободы неожиданно выяснилось, что часть обшивки крыла между мотогондолами оборвалась, так что завершающую, самую эффектную часть перелета пришлось отменить.

По опыту полетов на «СИ» приступили к разработке улучшенного варианта — «СИ»-2.

При проектировании исходили из того, что: продолжительность перелетов через океаны может достигать 5-6 суток; необходимо брать с собой комплект выживания, еду, воду, решить проблему с туалетом и контролем за состоянием пилотов; поставить автопилот; обеспечить спутниковую связь по всему маршруту.

Главным отличием «СИ»-2 стала новая кабина пилота, приспособленная для дальних, а не только однодневных перелетов, как на «СИ». Кроме того гондолы двигателей ближе сдвинули, чтобы уменьшить «плечо» в случае остановки одного из моторов. Хвостовая балка стала треугольного сечения, на верхней ее поверхности разметили дополнительные солнечные батареи, как и на элеронах. Общее число фотоэлементов достигло 17 тыс. Кроме того, сделали убирающиеся поддерживающие стойки шасси. Размах крыла «СИ»-2 достиг 72 м, а взлетная масса — 2,3 т.

Сборка крыла - размах больше, чем у А380!

Первый полет «СИ»-2 состоялся 2 июня 2014 г. (пилот Маркус Шердель). До этого, в 2014 г. был проведен «виртуальный» полет с нахождением пилотов кабине самолета (до 72 часов) — всего 14 этапов «вокруг света». Отрабатывались: аварийная посадка на воду, спасательные операции, нахождение пилотов в барокамере, обучение навигации, тренировочный «виртуальный» полет с учетом погодных условий на маршруте и т. п.

Маршрут строился с учетом времени года, температуры солнечной батареи, ее ориентации на солнце. Главной проблемой на маршруте были Гималаи — нужно было решить, с какой стороны их облетать. Если с севера (где маршрут проходил через Казахстан-Монголию-Китай — «в общем, через Россию» — хихикнул Росс), то там меньше солнечной энергии. Если с юга, то необходимо согласовывать маршрут с очень многими странами, которые не особо были рады увидеть в своем небе медленный ЛА «болтающийся» от нормального потолка полета пассажирских лайнеров до самой земли. В конце концов (получив американский сертификат на «опытный самолет» и разрешение швейцарских властей) удалось пройти все согласования, и выбрали южный маршрут.

В январе 2015 г. «СИ-2» перевезли в Абу-Даби. 9 марта состоялся старт перелета вокруг «шарика». Первоначально планировали завершить перелет в августе прошлого года. Время начала каждого из 12 этапов выбиралось с учетом погоды на маршруте. Наиболее сложными были этапы с пересечением океанов: два этапа перелета через Тихий океан и один — через Атлантический.

Сельфи над океаном :-)

Именно первый подобный этап перелета через Тихий океан из Нагои на Гавайи оказался самым сложным. Фактически «дежурный пилот» — Боршберг закончил его на пределе физических сил и возможностей самого самолета. Достаточно сказать, что за каждый день во время полета время сна пилота постоянно сокращалось — с пяти часов в первый день до трех часов в последний. Сам режим «работы» был выматывающий — цикл включал 2 часа пилотирования и 20 минут сна. На вопрос, как пилоты «спасались», чтобы не чокнуться от такого режима, Росс заметил: «Боршберг занимался йогой, а Пикар — аутотренингом!»

В довершении всего во время перелета практически вышли из строя аккумуляторные батареи — якобы из-за просчета с высокой температурой на маршруте перелета. В батареях начал выделяться газ и их раздуло (возможно, просто их перезарядили:-). К моменту посадки на Гавайях емкость батарей снизилась до 10% от номинальной. Собственно из-за ремонта батарей перелет задержался на полгода. Потом еще два месяца ждали благоприятной погоды. Америку пересекали короткими перелетами подобно предшественнику «СИ», похоже, чтобы выжить максимум из рекламных компаний...

Какие перспективы открывает этот перелет? Ну, да всякие там «зеленные технологии», снижение выброса углекислого газа и все такое... Однако «Эрбас» планирует создать ДПЛА «Зефир», по подозрительно похожей схеме, способный держаться в воздухе месяцами! Разведка, патрулирование, ретрансляция и все такое...

Всякие совпадения случайны.

Источник: http://afirsov.livejournal.com/170547.html

Ошибка

В этом журнале запрещены анонимные комментарии

Картинка по умолчанию