Легкий на подъем

Самолет на солнечных батареях впервые совершает кругосветное путешествие 16 Июнь 2015, 06:04

Швейцарский самолет HB-SIB (Solar Impulse 2), который был представлен публике 9 марта 2014 года на аэродроме города Пайерн, ровно через год отправился в свое первое кругосветное путешествие. Воздушное судно компании Solar Impulse, перемещающееся исключительно при помощи солнечной энергии, призвано продемонстрировать современные технологии альтернативной энергетики.

Над самолетом в течение 12 лет трудились 50 инженеров, конструкторов и техников. Им удалось создать прототип — HB-SIA (Solar Impulse), и первую рабочую версию — HB-SIB. Ключевая инновационность воздушного судна — в его энергетической системе и легкости.
Прототип HB-SIA презентовали 26 июня 2009 года, а 3 декабря 2009 года на авиабазе в швейцарском городе Дюбендорф состоялся его первый испытательный полет. 7 июля 2010 года в 06:51 утра местного времени (07:51 московского) HB-SIA совершил 26-часовой полет, используя только энергию своих 12 тысяч солнечных панелей. Тем самым был установлен мировой рекорд по продолжительности пилотируемого полета подобных аппаратов.
Фото: NASA / Solar Impuls
Фото: NASA / Solar Impuls

Официальными партнерами Solar Impulse являются шесть компаний: Bayer MaterialScience (предложил композитные материалы, снижающие массу самолета, и энергосберегающие технологии), Altran (предложил моделирование полета и дизайн навигационной системы самолета), Swiss Re Corporate Solutions (оказала страховые услуги), Google (выступила интернет-партнером проекта), Swisscom (разработала телекоммуникационное оборудование, позволяющее пилоту оставаться на связи со станцией отслеживания) и Moёt Hennessy (предоставила центр управления миссией).

HB-SIB способен на большее. На Solar Impulse 2 установлено более 17 тысяч солнечных панелей из кристаллов кремния, занимающих площадь около 270 квадратных метров и способных накопить до 340 киловатт-часов солнечной энергии в день. Солнечные панели покрывают крылья, горизонтальное оперение и фюзеляж самолета, обеспечивая компромисс между легкостью самолета, его маневренностью и энергоэффективностью солнечных батарей (достигающей 23 процентов).
Фото: NASA / Solar Impuls
Солнечная энергия аккумулируется в полимерных литиевых батареях с плотностью энергии до 260 ватт-часов на килограмм массы. Батареи изолированы от окружающей среды плотной пеной и смонтированы в четыре многоводны вместе с двигателями самолета и системой контроля температуры и зарядки.

Каждый из двигателей, генерирующий мощность до 17,4 лошадиной силы (примерно 12,8 киловатта — это сравнимо с мощностью небольшого мотоцикла), смонтирован под крыльями и оснащен редуктором с двумя лопастями диаметром около четырех метров, которые могут вращаться со скоростью до 525 оборотов в минуту. Эффективность всей двигательной установки приближается к 94 процентам.
Фото: NASA / Solar Impuls
Для сравнения: заявляемый современными производителями автомобилей коэффициент полезного действия двигателей внутреннего сгорания приближается к 40 процентам.

В целях экономии энергии самолет рассчитан на подъем ночью на высоту до 8,5 километра и спуск днем до 1,5 километра. Минимальная скорость — 36 километров в час, максимальная — 140 километров в час.
Фото: NASA / Solar Impuls
Размах крыльев достигает 72 метров — это больше, чем у Boeing 747,  первого в мире дальнемагистрального двухпалубного широкофюзеляжного авиалайнера. Общий вес двигателей и аккумуляторов — 633 килограмма, всего самолета — 2,3 тонны, то есть как у автомобиля.

Основной каркас самолета изготовлен из композитных материалов — углеродного волокна и сэндвич-панелей. Квадратный метр такого материала весит примерно столько, сколько квадратный метр бумаги для ксерокса.
Фото: NASA / Solar Impuls
В покрытие верхней поверхности крыльев внедрены солнечные фотоэлементы. Снизу для создания подъемной силы плоскость поддерживается прочной, но гибкой оболочкой. Жесткость и требуемые аэродинамические свойства крыльям придают 140 ребер, изготовленных из углеродного волокна и разнесенных на расстояние 0,5 метра друг от друга.

Инженеры во главе с Андре Боршбергом спроектировали Solar Impulse 2 так, что он от десяти раз легче любого планера. За счет последовательной экономии на массе и внутреннем пространстве летательного аппарата конструкторам удалось высвободить достаточно места для аккумуляторов и одноместной кабины пилота, в которой человек способен прожить целую неделю.
Фото: NASA / Solar Impuls
Управляют Solar Impulse 2 пилоты Андре Боршберг и Бертран Пикар, попеременно сменяя друг друга. В ходе перелета пилот в течение суток делает десять 20-минутных перерывов для сна. Для комфорта кресло в кабине HB-SIB, в отличие от прототипа HB-SIA, может переводиться в горизонтальное положение. По сравнению с предыдущей версией швейцарского воздушного судна у нового аппарата модернизированы аэродинамика и навигационная система, а для комфорта увеличен объем кабины и улучшена ее эргономика.

В кругосветное путешествие самолет отправился 9 марта 2015-го, стартовав в 03:12 местного времени (04:12 московского) из Абу-Даби в ОАЭ. По планам компании Solar Impulse, путешествие завершится там же спустя примерно пять месяцев. Самолет преодолеет около 30 тысяч километров, проведя в воздухе 25 суток и пролетев над территориями ОАЭ, Омана, Индии, Мьянмы, Китая, Японии, США, Канады, а также Европы. Запланировано не менее 12 посадок.

Самый длинный перелет начался 30 мая, когда пилот Боршберг стартовал из города Нанкин в Китае. Самолет должен был без остановки пролететь более девяти тысяч километров за 144 часа и совершить посадку на Гавайях. К сожалению, этому помешали неблагоприятные погодные условия: через 36 часов после вылета, преодолев около 2,8 тысячи километров, Solar Impulse 2 был вынужден совершить посадку в городе Нагой в Японии.

При приземлении повредился левый закрылок самолета. Неполадки незначительные, но на их устранение и ожидание благоприятных погодных условий может уйти до недели, после чего HB-SIB продолжит свое рекордное путешествие.