經(jīng)典太陽能飛機(jī)揭秘：美太陽神號試飛空中解體

    經(jīng)典機(jī)型

　　太陽能飛機(jī)是上世紀(jì)70年代隨著成本合理的太陽能電池的出現(xiàn)而問世的，當(dāng)時(shí)只有微型型號，直到1980年才首次載人飛行，但從來沒有進(jìn)行過載人整夜飛行，而且飛行距離一直較短。

　　“太陽神”號活動(dòng)機(jī)翼全面伸展時(shí)達(dá)75米，連波音747飛機(jī)也望塵莫及，可惜它在一次試飛中突然解體墜毀。
　　“太陽神”號

　　重量：590公斤

　　翼展：75米

　　速度：30-50公里/小時(shí)

　　最著名的太陽能飛機(jī)是AeroVironment公司為NASA的環(huán)境研究機(jī)和傳感器技術(shù)計(jì)劃研制的“太陽神號”無人機(jī)。

　　“太陽神”號耗資約1500萬美元，用碳纖維合成物制造，部分起落架材料為越野自行車車輪，整架飛機(jī)僅重5

　　90公斤，比小型汽車還要輕。“太陽神”在外形方面的最大特點(diǎn)就是有兩個(gè)很寬的機(jī)翼，其機(jī)身長2.4米，而活動(dòng)機(jī)翼全面伸展時(shí)卻達(dá)75米，連波音747飛機(jī)也望塵莫及。

　　“太陽神”號機(jī)身上裝有14個(gè)螺旋槳，動(dòng)力來源于機(jī)翼上的太陽能電池板。在早晨陽光不是很強(qiáng)烈時(shí)，“太陽神”裝備的太陽能電池可以為飛機(jī)提供10千瓦的電能，使飛機(jī)能夠以每秒33米的速度爬高。中午時(shí)分，電池提供的電能達(dá)到40千瓦，飛機(jī)的動(dòng)力性能達(dá)到最佳狀態(tài)，能以每小時(shí)30至50公里的巡航速度飛行。晚上，飛機(jī)則依靠儲存的電能進(jìn)行巡航飛行。

　　2001年研究人員將“太陽神”號運(yùn)往夏威夷，裝上65000片太陽能板，由地面兩名機(jī)師透過遙控設(shè)備“駕駛”； 在10小時(shí)17分的飛行中，“太陽神”號達(dá)至22800米的目標(biāo)高度。研究人員預(yù)計(jì)“太陽神”號最高可飛到30000米高空，超出噴氣式客機(jī)飛行高度3倍多。

　　不幸的是，2003年6月26日，“太陽神”在試飛時(shí)突然空中解體，墜入夏威夷考艾島附近海域。事后經(jīng)調(diào)查，“太陽神”號在空中飛行36分鐘時(shí)突然遭遇強(qiáng)湍流，引起兩個(gè)翼端向上彎，致使整個(gè)機(jī)翼誘發(fā)嚴(yán)重的俯仰振蕩，超出飛機(jī)結(jié)構(gòu)的扭曲極限。

“天空使者號”設(shè)計(jì)圖
　　“天空使者”號

　　重量：2.6公斤

　　翼展：3.2米

　　速度：30公里/小時(shí)

　　“天空使者號”實(shí)際上是蘇黎世瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院和歐洲宇航局合作設(shè)計(jì)的一款太陽能驅(qū)動(dòng)火星研究飛行器。研究者相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，在10年至20年內(nèi)“天空使者號”將能夠抵達(dá)火星內(nèi)軌道。

　　“天空使者號”能夠在火星上空飛行，必須滿足以下火星飛行條件：低密度大氣層、微弱的太陽能、多變的風(fēng)向和冰點(diǎn)以下溫度。為了滿足這些限制條件，科學(xué)家們論證得出飛機(jī)的最佳翼展約為3米。而目前電池重量占了整個(gè)飛機(jī)2.6公斤的約一半。

　　2005年初，科學(xué)家們建造和測試了首臺原型機(jī)，通過手動(dòng)發(fā)射，該原型機(jī)在地球上空持續(xù)飛行了5小時(shí)。原型機(jī)采用了包括西印度輕木慮芯和碳纖維在內(nèi)的剛性輕質(zhì)材料制作而成。飛行器配備了216塊硅太陽能電池，在理想太陽光條件下可以為飛機(jī)提供80瓦特以上的電力。

　　由于擁有小而輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)，“天空使者號”可以裝載一些高技術(shù)設(shè)備。數(shù)字傳感器可以測量高度和空速，這使飛機(jī)能夠在諸如海岸或者峽谷之類的目標(biāo)上空飛行。攜帶的電荷耦合照相機(jī)(CCD)可拍攝地面圖像。當(dāng)飛機(jī)自動(dòng)駕駛出現(xiàn)故障時(shí)，科學(xué)家還可以通過一個(gè)地面控制站監(jiān)控和給飛行中的飛機(jī)發(fā)送指令。

　　“西風(fēng)”號

　　重量：33公斤

　　翼展：12.2米

　　速度：70米/秒

　　2006年8月，英國科學(xué)家研制的全球首架太陽能無人偵察機(jī)——“西風(fēng)”(Zephyr)號試飛成功。該機(jī)采用全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航，最大飛行高度可以達(dá)到40000米。它依靠太陽能電池提供動(dòng)力，可持續(xù)飛行3個(gè)月之久，對目標(biāo)實(shí)施長時(shí)間的高密度監(jiān)控。預(yù)計(jì)未來兩年，它將被廣泛用于阿富汗和伊拉克戰(zhàn)場。

　　從2003年到現(xiàn)在，研究人員已先后制造了四架樣機(jī)，它非常輕巧，總重量僅33千克。機(jī)翼由碳素纖維制成，寬12.2米，表面覆蓋著一塊塊太陽能電池面板，收集到的太陽能一方面驅(qū)動(dòng)螺旋槳，一方面儲存到40節(jié)鋰電池中，供夜間使用。為防止機(jī)身表面溫度過高，“西風(fēng)”號表面涂滿了一種特殊“太空油脂”。航空潤滑油也是特制的，能在極端氣溫條件下保護(hù)軸承。

　　雖然體積和重量“縮水”，可是“西風(fēng)”號的功能卻大大增強(qiáng)了，它上面的照相機(jī)可以從18288米的高空，精確拍攝大小僅為25.4厘米的地面目標(biāo)。同時(shí)，它還可以接收和傳播特種部隊(duì)士兵從遠(yuǎn)方發(fā)送來的無線電信號。

　　不過，由于“西風(fēng)”號是為高空飛行設(shè)計(jì)的，機(jī)身脆弱，動(dòng)力小，因此完全不能依靠自身動(dòng)力起飛，尋找一種穩(wěn)定可靠的發(fā)射方式，正是現(xiàn)在的研制重點(diǎn)。2006年8月初，“西風(fēng)”號模型機(jī)在美國新墨西哥州成功完成試飛，由于它的自身動(dòng)力過于弱小，在試飛過程中，3名男子順著風(fēng)沿著跑道一路狂奔，才總算將它“送”上藍(lán)天。