不烧油的飞机来了

高峰

经过长达9年的准备，3月9日，由瑞士团队研发和制造的太阳能飞机“阳光动力2号”在阿联酋首都阿布扎比开启了环球之旅。

9年囊一剑

瑞士探险家贝特朗·皮卡尔于12年前提出太阳能飞机环球飞行的构想，在其感召下，一支瑞士团队于9年前开始筹划、设计并制造能够昼夜飞行的载人太阳能飞机。

在“阳光动力2号”之前，该团队曾设计和制造原始机“阳光动力号”，该机于2011年完成了瑞士至比利时的跨国飞行，2012年5月完成了瑞士至摩洛哥的跨洲飞行。为了达成更远距离的环球飞行，瑞士团队制造了第二架太阳能飞机“阳光动力2号”。该机是目前全球最大的太阳能飞机，于2014年6月2日在瑞士成功首飞，采用了最新的材料和技术，体形也比此前的“阳光动力号”更大。

为了完成环球飞行，太阳能飞机各部件需要在效率、重量、适应极端温度、强度等指标间进行平衡，在更大的太阳能板面积和更轻的重量间寻找最优整合方案。“阳光动力2号”的总重仅有2.3吨，翼展则达到72米，这相当于一辆小型汽车的重量，搭载了比波音747还宽的机翼。

该机83%的结构由碳纤维复合材料制成，其重量仅为25克每立方米，比纸轻3倍。机身采用了可扭曲的纖维材料，利用薄层复合技术（TPT），以碳夹层结构取代了环氧树脂，使碳纤维材料变得更为轻盈。

机翼有144根间隔为50厘米的翼肋，机翼上表面由17248个厚度仅为135微米的单晶硅太阳能片覆盖，下表面由一种极轻的织物材料包裹，翼梁则由蜂窝状碳纤维叠层构成。太阳能电池板上覆有一层厚度仅为17微米的含氟共聚物树脂薄膜，用于保护电池板抵御紫外线和水的侵蚀。

机翼上装有4个发动机舱，由马达、锂一聚合电池和螺旋桨组成。新型发动机摒弃了电刷和传感器，并将磁铁内部切割成非常薄的切片，将功率损失降到最低，仅有3的能量损失。锂一聚合电池的能量密度达到260瓦时/千克，可为飞机储存足够的能源以供夜间飞行。“阳光动力2号”飞行时温度将在零下40摄氏度至40摄氏度之间，为了让电池保持较佳工作状态，工程师使用一种含细孔的隔热硬泡沫材料将电池温度始终保持在零下20摄氏度以上。

为了保证夜间安全着陆，机翼上还安装了16盏高亮度LED大灯，由用于高级手表的耐磨塑料保护，整个装置（包括保护玻璃、连接器、电源变压器等）重量仪为2千克，能效不到100瓦，仅相当于2支床头灯。

飞机的驾驶舱仅有3.8立方米，但非常舒适。驾驶舱采用带有微小空隙的泡沫绝缘材料，能够很好地隔绝温度，保持飞行员体温。驾驶舱的座椅根据人体工程学设汁，可做大角度倾斜，座椅下设有马桶，考虑到紧急状况还装有降落伞和救生筏。另外，驾驶舱中还存放有飞行员的饮食补给，包括每天需要摄人的2.4千克食品、1.5升水和l升能量饮料。

保驾护航

“阳光动力2号”的地面控制中心由摩纳哥亲王阿尔贝二世资助建设，中心汇集了来自欧洲多国的气象学家、数学家、工程师和高海拔医疗专家，能够24小时不间断地追踪飞机和飞行员状态，分析各项数据，并为驾驶员提供各类信息支持和指导，协助飞机飞行。

控制中心分为两个部分，前台中心负责控制、辅助、指导飞机飞行，对飞机的各个硬件装置进行实时监测和排查问题，设计、安排飞行员的饮食、睡眠和恢复等；后台中心负责设计制订飞机的下一步飞行计划，分析、预测气象和地理条件，对飞机的飞行进行模拟，并与国际航空运输协会（IATA）、240家航空公司及各国地面塔台进行大量、复杂的协调沟通，避开他国民用或军用飞机航线。

飞机在白天攀升至8000米以上高空以吸收太阳能，日落后则依靠电池和少量的推力进行滑行，高度缓慢下落至3000米。每一次攀升和降落都需要较理想的气象条件配合，飞行高度的变化也需要与各国地面塔台密切沟通，因此后台中心的工作也非常的重要。

为了全方位掌握飞机状态，摩纳哥中心除了收集“阳光动力2号”实时发送回的大量数据外，还通过卫星、建立合作关系的其他地面监控中心、互联网等途径收集信息。为便于访客和媒体了解飞行信息，中心通过5个显示器实时对外提供多项基本数据，包括飞行高度、速度、倾斜角度、位置、发电机功率和温度、电池充电状态、驾驶员和飞机视频图像等

飞机创始人兼飞行员贝特朗和安德烈将轮流驾驶飞机。从南京飞往美国夏威夷的航段直线距离达8500 千.米，飞行员需要连续驾驶飞行5天5夜。“阳光动力2号”可在无人驾驶状态下最多飞行20分钟，为此，飞行员进行了特殊的睡眠训练，将每天8个小时连续睡眠的习愦变成每两小时睡一次，每次不足20分钟。两位驾驶员通过做瑜伽和自我催眠以快速进入深度睡眠。