Применение солнечных батарей в авиации Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Эксплуатация и надежность авиационной техники

2. Moroz, Bratchenko O. V., Fomin O. V. Shidno-Gvropeysky advanced tehnologiy magazine. Harkiv. 3/9 (45) 2010. P. 7-10.

3. Babitsky V. I. The theory of vibro-impact systems. Moscow 1978.

4. Petrosov V. V. Gidrodrobestruynoe hardening of parts and tools. Moscow, 1977.

5. Goncharovskiy I. F., Frolov K. V. The theory of vibration engineering and technology. Moscow, 1981.

© MSHHH A. C., KpayHHtm n. 2015

УДК 629.7.01

ПРИМЕНЕНИЕ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ В АВИАЦИИ

Н. В. Никитевич, А. Ю. Ромушкин, В. В. Лукасов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Авторы раскрывают тему развития самолетов, работающих на энергии солнца, говорят о достоинствах и недостатках солнечных батарей, представляют характеристики проектов.

Ключевые слова: самолет, солнечная батарея, Sunrise, SolarChallenger, SolarEagle, Zephyr, Sunseeker II, SolarImpulse, авиация.

APPLICATION OF SOLAR BATTERY IN AVIATION

N. V. Nikitevich, A. Yu. Romushkin, V. V. Lukasov

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

The authors focus on aircraft operating on the energy of the sun, the research speaks about the advantages and disadvantages of solar panels; there are the characteristics of the projects.

Keywords: Plane, solar battery, Sunrise, Solar Challenger, Solar Eagle, Zephyr, Sunseeker II, Solar Impulse, aviation.

Солнечная энергия в сознании рядового потребителя пока еще ассоциируется со ставшими уже привычными панелями на крышах, позволяющими обрести энергонезависимость и, в некоторых случаях, незначительно снижающих счета за электричество. Солнечная батарея - несколько объединенных фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) -полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток. Солнечные батареи имеют преимущества: доступность, всепогодность, не требуют запасов топлива.

На земле солнечные батареи используются для подзарядки электромобилей, устанавливаются на крышах машин; на крышах зданий для их энергообеспечения; для портативной электроники, для обеспечения электричеством или подзарядки; в населенных пунктах для их электрификации. Помимо достоинств, такие батареи обладают и недостатками: снижение эффективности в пасмурную погоду и необходимость в аккумулировании энергии.

Идея использования солнечных батарей в качестве источника энергии получила развитие и в авиации.

4 ноября 1974 года можно считать началом эры солнечной авиации. Беспилотный летательный аппа-

рат (БПЛА) американской компании AstroFlight с солнечной энергоустановкой Sunrise I впервые поднялся в небо. Всего через год был построен улучшенный образец БПЛА на солнечной тяге - Sunrise II, он имел большее значение тяги и существенно меньшую массу, поэтому получили увеличение скорости набора высоты [1].

В 1980 годуамериканской фирмой AeroVironmen были предприняты попытки создания пилотируемого самолета на фотоэлектрических элементах для перелета из Франции в Великобританию. Первый созданный образец оказался неудачным, зато второй вариант - SolarChallenger - стал первым в истории самолетом, пролетевшим на солнечной энергии расстояние в 262 километра от Парижа до британского города Мэнстон.

Продолжительность полета современных беспилотных летательных аппаратов ограничена в основном запасами топлива. Перевод на энергообеспечение от солнечных батарей и аккумулирование энергии позволит намного увеличить время пребывания в полете.

Компанией Boeing строится самый мощный из всех существующих ныне летательных аппаратов -солнечный беспилотный самолет SolarEagle, способный находиться в воздухе без посадки в течение 5 лет.

Решетнеескцие чтения. 2015

Характеристики проектов самолетов, использующих энергию солнца

Характеристика Америка Британия Западная Европа, Швейцария

Sunrise I Sunrise II Zephyr[5] Solar Impulse Sunseeker II[3]

Скорость, км/ч * 6,1 90 70 *

Высота полета, м 6 100 23 000 21 652 8 500 4 545

Длина, м * * * 21,85 *

Масса, кг 12 1,8 50 2 000 280

Размах крыльев, м 9,75 * 22,5 63,4 22

* - значение неизвестно.

Три мировых рекорда по продолжительности и высоте полета для летательных апппаратов своего класса было установлено уникальным беспилотным аэропланом на фотоэлементах Zephyr в июле 2010 года. Аэроплан показал наибольшую высоту для своего класса. Этот малогабаритный летательный аппарат предполагается начать использовать в практических целях: для наблюдений за земной поверхностью или метеорологических исследований [2].

Инженер швецарской компании SolarFlight Эрик Рэймонд в созданном им пилотируемом самолете Sunseeker II для вращения лопастей пропеллеров в полете предусматривает использование энергии солнечных батарей, а для взлета и посадки, требующих повышенных мощностей, применение питания от аккумуляторов. Солнечные панели встроены в крылья и фюзеляж самолета, покрывая самолет почти полностью. Складывающиеся лопасти пропеллеров дают возможность Sunseeker II планировать при попадании в подходящие воздушные потоки и тем самым экономить энергию. Автор проекта утверждает, что самолет рассчитан на беспосадочный полет в течение всего светового дня, а в случае сильной облачности наличие аккумуляторов всегда позволит запустить двигатели на полную мощность и подняться выше облаков, туда, где светит солнце.

7 апреля 2010 года был совершен первый пилотируемый полет на солнечной тяге. Самолет Solarlmpulse провел в воздухе чуть более часа. Он рассчитан на горизонтальный полет в темное время суток и использует при этом энергию, накапливаемую в литиевых аккумуляторах. В июле 2010 года солнце-лет SolarImpulse совершил первый непрерывный круглосуточный полет. Уникальность проекта SolarImpulse в том, что это именно пилотируемый самолет на солнечной энергии, так как беспилотников на солнечных батареях выпущено уже немало [4].

Характеристики проектов самолетов, использующих энергию солнца, приведены в таблице.

На сегодня важнейшей задачей является создание пилотируемого самолета, работающего на солнечных батареях, имеющего аккумуляторы с большим запа-

сом энергии и способного перевозить больше полезного груза.

Из анализа летно-технических характеристик можно сделать вывод, что на сегодняшний день лучшим из самолетов, работающих на солнечных батареях, является Solarlmpulse, имеющий хорошие летные характеристики и способный перевозить полезный груз.

Библиографические ссылки

1. Применение солнечных панелей в авиации [Электронный ресурс]. URL: http://www.solarbat.info/ solnechnie-paneli/primenenie-solnechnix-panelei-v-aviacii, свободный.

2. Рекордный полет самолета Zephyr [Электронный ресурс]. URL: http://ria.ru/infografika/20101227/ 314155134.html, свободный.

3. Двухместный самолет на солнечной энергии SunseekerDuo [Электронный ресурс]. URL: http://facepla.net/the-news/tech-news-mnu/4529-samolet-na-solnechnoj -energii. html, свободный.

4. Самолеты на солнечных батареях [Электронный ресурс]. URL: http://solarb.ru/node/898, свободный.

5. Беспилотный аппарат Zephyr [Электронный ресурс]. URL: http://bp-la.ru/bespilotnyj-apparat-zephyr/, свободный.

References

1. The use of solar panels in aviation [Electronic resource]. access mode: http://www.solaibat.info/ solnechnie-paneli/primenenie-solnechnix-panelei-v-aviacii free.

2. Record flight Zephyr [Electronic resource]. access mode: http://ria.ru/infografika/20101227/314155134.html free.

3. Double solar aircraft Sunseeker Duo [Electronic resource]. access mode: http://facepla.net/the-news/tech-news-mnu/4529-samolet-na-solnechnoj-energii.html free.

4. Planes on solar batteries [Electronic resource]. access mode: http://solarb.ru/node/898 free.

5. Drone Zephyr [Electronic resource]. access mode :http ://bp-la.ru/bespilotnyj -apparat-zephyr/ free.

© Никитевич Н. В., Ромушкин А. Ю., Лукасов В. В., 2015