В посте Крылья, Солнце, батареи я просил вас задавать вопросы команде Solar Impulse. Ответы готовы и переведены на русский. Добро пожаловать под хабракат.
Примечание: если вы хорошо разбираетесь в авиации и увидели неточности перевода, просьба написать в личные сообщения. Спасибо!
1. Данная машина будет в воздухе только благодаря солнечным панелям, либо будут использоваться «фишки» планеров: восходящие потоки и тому подобное…
Да, машина будет использовать другие фишки. Например, ночью самолет «скользит» с 8500 метров до 1500 метров, после чего двигатели включаются снова и работают на собранной в течение дня энергии.
2. Каков будет график при полёте этого судна?
Пока точный маршрут мирового тура не раскрывается, но вы можете получить больше информации здесь.
2.1 Распорядок дня пилотов:
Со-основатели и напарники-пилоты Solar Impulse Бертран Пикар и Андре Борщберг столкнутся (по очереди) с огромными физическими нагрузками во время кругосветного путешествия. Пять дней и ночей им придется ютиться в 3,8 кубических метрах. При этом кроме них в кабине будут кислородные баллоны, еда и спасательное оборудование. Пилотам придется давать интервью, проверять почту, наблюдать прекрасные пейзажи и даже иногда непосредственно пилотировать самолет, когда Stabilisation Augmentation System (SAS, о нем ниже) будет отключена.
Что на тему сна: каждый из пилотов будет спать два-три часа в сутки в несколько заходов по 20 минут. Как же они будут бороться с лишением сна? И Андре, и Бертран обладают техниками быстрого достижения глубокого сна при высоких уровнях концентрации. Подробнее — в этом видео:
3. Какие меры безопасности при пролете над океанами (очевидно, что каждый кг на вес золота в таком аппарате)?
Пилоты отлично экипированы для пересечения океанов: у них есть спасательный плот, GPS передатчики, сигнальные ракеты и питание для экстренных случаев. В данный момент Бертран Пикар (https://twitter.com/bertrandpiccard) и Андре Борщберг (https://twitter.com/Andreborschberg) находятся в Нордхольце, Германия, и тренируются там справляться с экстренными ситуациями при перелете океана.
4. На инфографике указан вес судна, а полезной нагрузки сколько можно брать?
К сожалению, полезная нагрузка минимальна. Пилот не берет никакого багажа, а сам он должен весить не более 110 кг вместе с летным костюмом. Для длительного перелета (5 дней и 5 ночей) можно взять с собой максимум 30 кг еды и воды.
5. Каков средний расход электроэнергии при полете на определенной высоте? Понятное дело, он зависит от множества параметров, но все же любопытно узнать хотя бы примерно (и заодно оценить, на сколько хватает аккумуляторов).
Максимальная мощность батареи — 38 КВт/ч. На полном заряде можно пролететь в течение ночи, пока солнца нет и двигатели работают на минимальной мощности. А с полным зарядом и при солнце самолет сможет лететь бесконечно. Как говорит CEO Solar Impulse, Андре Борщберг, «У нас есть самолет, максимально устойчивый в плане энергии, осталось только сделать настолько же мощного пилота». Solar Impulse 1 совершил в 2010 году первые и единственный дневной и ночной перелет, вот видео:
6. Этот аппарат умеет сам взлетать? Нужно ли заряжать аккумуляторы предварительно или мощности панелей и для взлёта хватит?
Батареи необходимо полностью зарядить перед взлетом и полетом сквозь низкие облака. Также самолету нужна помощь наземной команды, чтобы вырулить на взлетную полосу из ангара. Подробнее о работе команды — в этом ролике:
7. Не собираются ли они использовать литий-сульфурные аккумуляторы и какие перспективы они видят в данном направлении?
Нет, пока мы считаем оптимальным использование литиево-полимерных батарей с эффективностью 260 Wh/kg.
8. Как они борются с перепадами температур на фотоэлементах и есть ли какое-либо обледенение компонентов сего устройства?
Как правило, солнечные панели более эффективны именно при низких температурах.
9. Насколько я понял, фотоэлементы имеют свою нормальную форму уже в изгибе (не ровная пластина сжатая принудительно, а именно дугой сама по себе), если это так, то какой пиковый изгиб фотоэлемента у них на крыле? А какое напряжение (предельный изгиб) может выдержать ровная их пластина фотоэлемента?
Угол, под которым панели встраиваются в крылья, составляет 2,2 градуса.
10. За время полета лопаются ли они (хоть какая-то часть?) от механических повреждения каких-либо? Что они делают для защиты панелей от механического напряжения?
Во время полета панели не лопаются. Они защищены устойчивой к ультрафиолету, влагостойкой резиной толщиной 17 микрон.
11. Насколько эффективно гасит вибрации их крыло? Есть ли они вообще? Крыло собрано на композитных материалах? Каких?
Верхняя поверхность крыльев сделана из солнечных панелей, нижняя — из ультра-легкой ткани. Лонжерон крыла полностью выполнена сэндвич-панелей с применением углеродного волокна. Есть видео на немецком, подробнее рассказывающее об этом.
12. Можно подробнее узнать о двигателях и винте? Какой диаметр, шаг и почему именно эти параметры были выбраны? Наиболее эффективны и у земли, и в условиях малого сопротивления на винт на высоте? Или это мало сказывается, ведь высота не такая уж и большая — до 10 км?
Двигатели Solar Impulse 2 развивают мощность от 15 до 70 лошадиных сил (4 двигателя по 17,4 лошадиные силы). Двигатели расположены под крыльями. Прдельная скорость вращения составляет 525 оборотов в минуту. Диаметр пропеллера — 4 метра, всего 2 лопасти у каждого пропеллера. Эффективность системы — 94%.
13. Ну, а сам двигатель что из себя представляет?
Двигатель собственного производства. Четыре бесщеточных электрических мотора, по два на каждом крыле, расположены на растоянии 4,95 метра друг от друга.
14. Насколько прочен и чувствителен к ветру планер?
Очень чувствительный! Для взлета нужен ветер не более 5 узлов, максимальная сила противостоящего ветра 3 узла. Для приземления должен быть ветер не сильнее 7 узлов. Максимальный предел восхождения при турбулентности — 2 м/с.
15. Какова стоимость (хотя-бы приблизительная) отдельных компонентов? Аккумуляторы, фотоэлементы, двигатели, планер (композиты для него).
Оба самолета Solar Impulse были сконструированы из новейших материалов и компонентов, так что большая их часть не была куплена вовсе. Но некоторые технологии наших партнеров становятся доступными. Общая стоимость проекта составляет около 115 миллионов евро.
16. Как они могут прокомментировать проект Qinetiq Zephyr? Это БПЛА, но они наверняка знакомы с этим проектом. Какие они видят для него перспективы и чего еще не хватает отрасли стратосферных БПЛА для полноценной эксплуатации в повседневной жизни, так сказать?
Дроны на солнечной энергии могут стать телеокммуникационными платформами более дешевыми, чем спутники. Думаю, мы скоро увидим коммерческие применения этой идеи.
Хотя мы не ожидаем, что самолеты на солнечной энергии в ближайшем будущем войдут в коммерческую эксплуатацию, мы должны помнить о прошлом. В 1903 году, когда братья Райт впервые пролетела 200 метров на самолете, могли ли они представить, что спустя 24 года Линдберг перелетит Атлантический океан? Он был один на борту, а 30 лет спустя самолет вмещал уже 200 пассажиров и мог совершить такой же перелет всего за 8 часов. Да, и примерно тогда же два человека прошлись по Луне.
Первые аэропланы на солнечной энергии появились еще в 1980-х, но они могли летать исключительно днем и не были способны сохранять энергию. Как только солнце пропадало за тучами — им было нужно совершать посадку. Так они показали ограниченность солнечной энергии, а не ее возможности. Другие же проекты летали на топливных элементах, электричество вырабатывалось на бору с помощью водорода.
А Solar Impulse — первый самолет, способный аккумулировать энергию и тратить ее ночью. Это делает проект уникальным.
17. Можно ли где-нибудь ознакомиться с более-менее подробными чертежами их планера?
К сожалению, прислали только эти две инфографики.
18. C какими трудностями пришлось столкнуться во время реализации проекта?
Изначальной целью было построить самолет, способный пересечь Тихий океан и Атлантику. Конструкция и моделирование этого процесса показали, что для преодоления каждого океана нужно потратить 5 дней и пять ночей. Чтобы максимально сэкономить энергию, пришлось свести к минимуму вес компонентов, и при этом обеспечить пилота всем необходимым. Чтобы снизить вес пришлось даже сделать кабину, которая не находится под давлением — пилотам нужно все время носить маску, а на борт брать кислород.
А вот что на тему технической сложности: в июле 2012 года лонжерон крыла Solar Impulse сломалась. Подробнее Это драматическое событие описано в блоге.
19. Что с тяговооруженностью?
К сожалению, эти данные не раскрываются.
20. Каковы критерии отбора пилотов?
Пилот-испытатель Solar Impulse Маркус Шердел — немецкий пилот, который берет на себя главный риск испытания экспериментального самолета. Он обладает колоссальными знаниями в области авиации и превосходными возможностями управления.
Для различных миссий пилотами становятся основатели проекта, оба имеющие огромный опыт в авиации. Бертран Пикар в области парапланирования и воздухоплавания. Андре Борщберг — летчик-истребитель. Оба имеют знания в области техник выживания, включая самогипноз и йогу.
21. Какая умная электроника установлена?
Все было создано с нуля, включая Mission Control Center, мониторящий телеметрическую коммуникационную систему. Так что это достаточно «умная» и при этом абсолютная система. Также компанией Altran была создана Stability Augmentation System (SAS) специально для Solar Impulse 2 для кругосветной миссии.
22. Есть ли автопилот? Если есть, умеет ли он использовать термики?
Да! Его зовут Stability Augmentation System (SAS), и он был создан Altran, чтобы пилот мог передохнуть. Он позволяет Solar Impulse 2 лететь несколько часов без управления человека. Подробнее о SAS.
23. Каков рацион пилота?
Nestlé Health Science подписала договор о партнерстве с Solar Impulse и будет разрабатывать научно обоснованные персональные меню для пилотов на время кругосветного путешествия в 2015 году. Каждый пилот получит индивидуальное меню. Цель — создать богатую и полезную, и при этом вкусную еду, которая будет оставаться свежей, и которую будет просто готовить в небольшом пространстве самолета. Nestle включить туда кое-что из уже существующих продуктов, а эксперты по упаковке спланируют, каким образом можно будет сохранить свежесть продуктов при температурных и барометрических условиях и переменах, а также как упростить приготовление.
24. Время жизни Solar Impulse 2, как долго он сможет просуществовать в адекватных условиях?
Ограничения самолета прежде всего касаются пилота. Сам самолет сможет летать бесконечно долго при нужных условиях, но вот пилоту нужно есть, отдыхать и упражняться. Но всегда что-то может пойти не так, как это было видно во время путешествия по Америке. Мы предусмотрели многое, включая, например, возможность при поломке двигателя передачи заряда аккумуляторов из его гондолы двигателя другому.
Автор: ivansychev
