Máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời - chúng có tương lai không?

Ý tưởng sử dụng năng lượng mặt trời để đẩy phương tiện di chuyển luôn làm phấn khích tâm trí của các nhà phát minh và nhà thiết kế. Và máy bay cũng không ngoại lệ. Những người quan tâm đến sự phát triển của ngành hàng không toàn cầu có lẽ vẫn còn mới nhớ về một thành tựu lịch sử thực sự của nhân loại - chuyến bay vòng quanh thế giới của Solar Impulse 2, bao phủ 42 nghìn km bằng pin mặt trời và thiết lập 19 kỷ lục đẳng cấp thế giới Tuy nhiên, bên cạnh chiếc máy bay đã trở thành huyền thoại này, còn có những chiếc máy bay khác đã và đang sử dụng năng lượng mặt trời hiệu quả không kém hiện nay.

Kẻ thách thức năng lượng mặt trời

Sự quan tâm đặc biệt tích cực đến việc phát triển máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời bắt đầu xuất hiện vào những năm 80 của thế kỷ trước. Một nhóm những người đam mê đến từ Hoa Kỳ, do Paul McCready dẫn đầu, đã phát triển dự án Solar Challenger và biến nó thành hiện thực. Nhà phát minh người Mỹ đã nổi tiếng vào năm 1977, khi ông cố gắng nâng một chiếc máy bay lên không trung chỉ bằng sức cơ của con người. Bây giờ anh ấy và một nhóm những người cùng chí hướng đã thiết kế Solar Challenger, dữ liệu kỹ thuật chính của nó là:

• ? công suất động cơ – 2500 W
  
• ? số lượng pin năng lượng mặt trời – 16128 chiếc
  
• ? tốc độ trung bình (bay) – 48 km/h
  
• ? trần nhà - 3700 m
  
• ? sải cánh – 14,3 m
  
• ? trọng lượng – 95 kg
  

Máy bay năng lượng mặt trời được phi công Stephen Ptacek bay lên bầu trời vào năm 1981. Cuộc cất cánh diễn ra từ một sân bay nhỏ gần thủ đô nước Pháp. Máy bay bay được 258 km, vượt qua eo biển Manche và hạ cánh xuống căn cứ quân sự ở Anh (Kent).

Sunseeker Duo

Eric Raymond, người điều hành nhóm Chuyến bay Mặt trời, không xa lạ gì với máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời. Anh ấy đã có kinh nghiệm tạo ra Sunseeker I (1990) và 6 năm sau - Sunseeker II (tạm dịch là “thợ săn mặt trời”). Năm 2012, việc xây dựng phiên bản thứ ba của máy bay bắt đầu. Một năm rưỡi sau, chiếc xe đã được thử nghiệm trong điều kiện thực tế. Nhưng trước tiên thiết bị được thử nghiệm giống như một chiếc tàu lượn thông thường. Pin, pin và động cơ đã được thử nghiệm riêng biệt. Tiếp theo, một chuyến bay diễn ra với việc sử dụng một phần động cơ được lắp đặt. Ngay cả khi nó được bật, trong cabin vẫn im lặng đến mức có thể nói chuyện mà không cần tai nghe. Chiếc máy bay, mặc dù có đôi cánh khổng lồ, thậm chí còn có khả năng thực hiện một số động tác nhào lộn trên không đơn giản, điều này cho thấy khả năng điều khiển tốt của nó. Vật liệu composite được sử dụng để chế tạo thiết bị giúp giảm trọng lượng của máy.



Phương pháp bay rất đặc biệt. Tàu lượn tăng độ cao, đạt tốc độ tối đa rồi từ từ hạ xuống, sạc pin trên đường đi. Nhà thiết kế cho biết thiết bị có thể được hai người bay trong 12 giờ.

• ? số lượng pin – 72 miếng
  
• ? công suất động cơ điện – 20 kW (đỉnh 25 kW)
  
• ? điện áp trên tàu – 300 volt
  
• ? số lượng pin mặt trời – 1510 chiếc (tạo ra 5 kW)
  
• ? tốc độ tối đa (khi lập kế hoạch) – 160 km/h
  
• ? sải cánh – 22 m
  

Chiếc máy bay, thường được gọi là tàu lượn (một loại máy bay hạng nhẹ có tính năng đặc biệt), đã thực hiện các chuyến bay thành công ở dãy Alps của Thụy Sĩ, Slovenia, Tây Ban Nha và qua Dolomites ở Úc.

Máy bay năng lượng mặt trời Zephyr

Đây là "máy bay không người lái" do Airbus chế tạo. Những bản sao đầu tiên xuất hiện vào năm 2003, do Bộ Quốc phòng Anh ủy quyền. Thiết bị này không ngừng được cải tiến và vào năm 2010, mẫu Zephyr 7 mới đã lập kỷ lục chính thức về thời gian bay trên không - 14 ngày 22 phút. và 8 giây. Nhà sản xuất cho biết về mặt lý thuyết thời gian bay có thể “kéo dài” tới vài tháng.



Năm 2018, máy bay Zephyr S chạy hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời đã cập nhật kỷ lục. Việc sử dụng tấm GaAs của MicroLink Devices và pin lithium-ion cho phép thiết bị ở trên không trung trong 25 ngày, 23 giờ và 57 phút. Một số đặc tính kỹ thuật của Zephyr S:

• ? trần - 21 nghìn 562 m
  
• ? tốc độ bay – 56 km/h
  
• ? sải cánh – 28 m
  
• ? trọng lượng – 53 kg (trong đó pin chiếm 24 kg)
  
• ? tải trọng – 5 kg
  

Khả năng thiết bị này có thể tồn tại trong không khí bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời trong vài tháng đã khiến ban lãnh đạo Airbus gọi đứa con tinh thần của họ là “vệ tinh giả”.

Máy bay năng lượng mặt trời Odysseus

Điều tương tự cũng có thể nói về chiếc UAV này. Nó gây ngạc nhiên với khả năng ở trên bầu trời ít nhất năm (!) năm. Thiết bị này có tên là “vệ tinh giả” (HAPS, viết tắt của vệ tinh giả độ cao), được thiết kế bởi Aurora Flight Sciences, một công ty con của Boeing. Theo người đứng đầu tổ chức, Langford, việc tạo ra một chiếc máy bay như vậy sẽ giúp giải quyết vấn đề ô nhiễm không khí và hiện là “nền tảng lý tưởng” cho nghiên cứu khoa học. Ngoài ra, khả năng duy trì trong không khí trong thời gian dài của thiết bị khiến nó trở nên hấp dẫn khi được sử dụng làm trung gian liên lạc. Một chiếc máy bay như vậy có giá thấp hơn nhiều so với một vệ tinh không gian. Việc chế tạo máy bay bắt đầu vào năm 2018. Máy bay năng lượng mặt trời Odysseus thực hiện chuyến bay đầu tiên vào năm 2019. Cuộc thử nghiệm đã thành công. Một số dữ liệu về Máy bay Mặt trời Odysseus:

• ? sải cánh – 74 m
  
• ? chiều dài - gần 150 m
  
• ? Trọng lượng hàng hóa vận chuyển - lên tới 25 kg
  
• ? trần – lên tới 27 nghìn m
  
• ? tốc độ công bố – 225 km/h
  
• ? Năng lượng “thêm” có thể được sử dụng để cấp nguồn cho thiết bị được lắp đặt – ​​250 W
  

Giàn sợi carbon được sử dụng để làm cánh và thân xe. Chúng được phủ bằng vật liệu bảo vệ Tedlar. Các tấm pin mặt trời có trọng lượng nhẹ. Có rất ít thông tin về các thông số khác của máy bay được công bố rộng rãi, điều này khiến người ta có thể cho rằng máy bay cũng có thể được sử dụng cho mục đích quân sự.

Xung năng lượng mặt trời 2

Và cuối cùng, về người giữ kỷ lục - dự án Thụy Sĩ. Khi mới được phát triển, nó được gọi là khoa học viễn tưởng: bay vòng quanh Trái đất mà không dùng một giọt nhiên liệu nào được coi là một ý tưởng không tưởng. Tuy nhiên, nó đã được thực hiện. Tại sao máy bay lại có chỉ số “2”? Mẫu đầu tiên cũng đã tồn tại và thực hiện chuyến bay thử nghiệm vào năm 2009. Tuy nhiên, nó có thể ở trên không quá 36 giờ và không thích hợp cho một chuyến bay đầy tham vọng.

Tuyến đường

Nó bao gồm mười hai phân đoạn. Các điểm dừng đã được lên kế hoạch ở Trung Quốc, Ấn Độ, Mỹ và Châu Phi. Tuy nhiên, chuyến bay từ Nam Kinh tới quần đảo Hawaii bị gián đoạn do thời tiết xấu và máy bay phải hạ cánh ở Nagoya (Nhật Bản). Kết quả là số lượng các đoạn tuyến tăng lên. Tuy nhiên, chuyến bay từ Xứ sở mặt trời mọc đến Hawaii này là chuyến bay dài nhất, kéo dài 5 ngày, trong đó thiết bị đi được 8 nghìn km. Ngày nay, đây là kỷ lục tuyệt đối về thời lượng chuyến bay của con người trên máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời, được lập bởi người tổ chức dự án và phi công bán thời gian, Andre Borschberg. Đặc điểm của Solar Impulse 2:

• ? sải cánh – 72 m
  
• ? số lượng pin mặt trời – 17 nghìn 248 chiếc
  
• ? động cơ – 4 động cơ có công suất 17,5 lít mỗi động cơ. Với.
  
• ? trần - 12 nghìn m
  
• ? tốc độ bay – 140 km/h
  
• ? trọng lượng - 2,3 t
  

Triển vọng

Sẽ rất thú vị khi nghe ý kiến ​​​​của người quản lý dự án và phi công Andre Borschberg về vấn đề này. Ông tin rằng còn quá sớm để nói về việc sử dụng rộng rãi các thiết bị như vậy. Dự án Solar Impulse chứng minh rằng các nguồn năng lượng thay thế có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Và về vấn đề này, nhân loại vẫn còn một chặng đường dài phía trước. Điều này được chứng minh bằng tình trạng hiện tại của chiếc máy bay: nó được công ty Skydweller mua lại và biến thành phòng thí nghiệm để thí nghiệm khoa học.