太阳能飞机“阳光动力2号”飞到中国

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  小朋友们,你们在生活中可能见过太阳能热水器,也可能见过身边的同学在创新科技活动中用太阳能电路板驱动小车,那你们见过太阳能飞机吗?
  太阳能飞机是一种新能源飞机,正处于早期发展阶段,作为专业人士的我也只看过图片。那小朋友们想不想亲眼观看、亲手触摸世界上最大的太阳能飞机并在机翼下与飞行员合影呢?这里我告诉大家一个好消息,今年3月下旬至4月上旬,世界上最大的太阳能飞机——瑞士“阳光动力2号”将环球飞行来到中国!
  “阳光动力2号”“长”什么样子
  大家可能迫不及待地想知道“阳光动力2号”“长”什么样子了吧?这款太阳能飞机的外形很有特色,可以用“大鹏展翅”来形容:首先它很宽,翼展(两个机翼翼尖之间的最大距离)达到72米,比波音747飞机还要宽。假如竖起来大约相当于24层楼那么高,这种设计是为安装更多的光伏电池。资料显示,“阳光动力2号”机翼上安装有17248块超薄且高效的太阳能电池板,可以为4个电驱动螺旋桨提供动力,同时为锂电池充电:其次它很轻,飞机的总重量仅为2.3吨,大约和一辆普通家庭轿车相当,飞机机身和机翼均采用先进的超轻碳纤维材料和多层叠的碳纤维材料,每一层碳纤维材料1平方米只有25克,仅为一张普通B5纸质量的四分之一:最后它的座舱非常狭小,只有3.5立方米,只能坐一个人,这也是为了尽量减小能量消耗。
  “阳光动力2号”是不用油的飞机
  “阳光动力2号”的动力全部来自太阳能,它在飞行中无需一滴油,仅依靠阳光就能实现昼夜飞行。小朋友可能会问,它究竟是怎么做到的?飞机为了获得更多能量,白天要在8000米高空飞行,一边舒舒服服地享受着“阳光浴”,一边通过太阳能电池将光能转化为电能,从而带动螺旋桨转动为飞机提供前进的动力,多余的电能同时被储存到高性能的锂电池中。到了晚上,飞机通过滑翔逐渐降低高度,最终保持在2000~3000米高度,并利用白天锂电池储备的电能继续飞行。当白天到来时,飞机在风力柔和的清晨起飞,又上升至8000米高空,开始第二天的飞行。“阳光动力2号”最大飞行高度可达8500米,最高时速为140千米,不过它一般的飞行速度保持在70千米/时。
  “阳光动力2号”到了晚上会降低飞行高度,还有一个原因就是温度。大家都知道,离地面距离越高,空气温度和气压就越低,从海平面每上升1千米温度下降约6℃。有的小朋友问:“我坐过民航飞机,上到10000米也没有觉得冷和缺氧,这怎么解释?”这是因为民航飞机不仅要保证旅客的飞行安全,还要提供舒适的乘坐环境,因此都装备了机舱空调系统,以保持机舱内舒适的温度、湿度和气压。而“阳光动力2号”与民航飞机不同,为了减小飞机重量,它的驾驶舱内没有空调设备,温度完全依赖隔热绝缘体来保持,每天座舱温度在零下20℃和零上30℃之间变化,一天就相当于度过了一年四季呢。为了保暖,飞行员的手套、内衣、袜子都由特制保暖材料做成。高空中飞行员通过佩戴氧气罩来解决高空氧气不足的问题。
  目前我们认识的绝大多数飞机的发动机都使用航空燃油,燃烧后会产生大量碳化合物,对大气造成污染。而太阳能是一种清洁能源,没有任何污染,而且取之不竭,因此成为科学家们重点研究的对象。
  人们通过太阳能电池来应用太阳能,太阳能电池是一种光电装置,能将太阳光频率的一部分转化为可用的直流电,从而驱动飞机前进并提供所需电能。由于太阳能能量分散,电池板转化效率低,所以太阳能电池面临着能量的收集、转化和储存等技术问题。飞机起飞和飞行都需要巨大的动力,因此为了获得更多能量,成功实现太阳能驱动,人们采用了以下方法:一是增大飞机表面的太阳能电池覆盖面积,从而收集更多能量:二是不断研发来提高太阳能电池光能转化电能的效率:三是使用更多数量的锂电池提高电能储存能力,例如“阳光动力2号”上载有的锂电池重达633千克,约占飞机总重量的四分之一:四是尽量减少飞机重量,这一点在飞机设计的各个方面都有体现。
  “阳光动力2号”的环球飞行之旅
  阳光动力项目是由瑞士人贝特朗·皮卡尔和安德烈·博尔施伯格联合发起的,他们组织了6个国家65名致力于环保事业的科学家、工程师和探险家,并聘请了百余名顾问共同参加研制,目标是制造一架完全由太阳能驱动的飞机,能昼夜飞行而且不消耗其他任何燃料,也不排放任何污染物质。他们的计划终于得到80多个合作伙伴的大力支持,累计筹集了1.7亿美元的支持资金。他们的首架飞机“阳光动力1号”于2010年4月7日首飞成功。
  为将清洁能源技术和理念推广至全球,他们勇敢地开始环球飞行:2011年5月首次完成瑞士至比利时的跨国飞行:2012年5月完成了瑞士至摩洛哥的跨洲飞行:2013年夏天横穿美国,其中从亚利桑那州凤凰城空港国际机场到得克萨斯州达拉斯——沃思堡国际机场的飞行路线创造了连续飞行18小时21分钟、全航程达1541千米的最长飞行纪录。后来阳光动力公司对“阳光动力1号”进行了改造升级,制造出技术更先进、性能更好、体积更大的“阳光动力2号”,并于2014年6月2日在瑞士西部城市帕耶纳成功首飞。
  2015年“阳光动力2号”将继续环球飞行之旅,计划于3月中下旬飞抵中国重庆,在重庆休息几天后再飞往南京。在充分准备后,“阳光动力2号”将于4月10日左右从南京飞往美国夏威夷,全程将历时5天5夜,并将创造新的长时间飞行纪录,这不仅是对太阳能飞机技术的一次挑战,也是对人类承受力的一次挑战,届时全世界都会关注,希望小朋友们到时也关注并参与相关活动。
  人类热衷挑战自然,最高的山,最深的海,最远距离的飞行,这些挑战除了考验人的精神与体能,同时考验技术水平。最好的潜水艇才能抵达大洋底部,最好的飞行器才能飞跃整个星球。我们国家现在拥有世界先进的太阳能技术,虽然有一些爱好者制作了太阳能航模飞上天空,但至今还没有单位研制出能长时间在高空飞行的太阳能飞机。希望小朋友们努力学习科技知识,长大以后制造出令中国人骄傲的太阳能飞机!
  知识链接:著名的太阳能飞机
  ·第一架实现太阳能动力飞行的飞机由美国人罗伯特·博切尔设计,机长14.37米,机高3米,翼展32米,机翼面积90平方米,为遥控无人机。1974年11月4日上午10时起飞,爬高到300米,飞行20分钟后着陆,证实利用太阳能进行动力飞行是可能的。
  ·太阳挑战者号。这是第一架有人驾驶的、在有阳光照射的一般气象条件下能进行长时间太阳能动力飞行的飞机,由美国人保尔·迈克尼迪等人设计。该机机长9.25米,翼展为14.26米,空重90千克,机翼和水平尾翼上表面共有16128片硅太阳电池,在理想阳光照射下能输出2700瓦以上的功率。1981年7月7日成功地从法国飞到英国,航程约为290千米,平均时速54千米。
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