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巴黎航展:碳纖維太陽能飛機唱主角

編輯:長沙金壇瑞鼎機械有限公司  字號:
摘要:巴黎航展:碳纖維太陽能飛機唱主角
第49屆“巴黎-布爾歇國際航空航天展覽會(巴黎航展)”6月26日在巴黎北部郊區布爾歇展覽中心落幕。巴黎航展總策劃人路易·勒波茨說,經濟復蘇下的巴黎航展主題確定為“創新與環?!?。

參展單位在新能源、新動力、新概念上做足文章,預示著燃料電池、太陽能、或者人體自身熱量可以為將來的飛機上的某些系統提供動力。航空工程師將繼續利用大自然作為靈感的來源,一些飛機甚至可以像候鳥一樣結隊飛行,以減少阻力、燃油消耗和排放。

碳纖維太陽能飛機唱響主角

為了更好體現“創新與環?!钡闹黝},航展組織者特別邀請世界最大的太陽能飛機———瑞士制造的“太陽驅動”號和設計團隊前來參展。主辦方為此設置了一個專門的展廳,并嚴格限制進入參觀的人數,保護這位“特邀嘉賓”。

“太陽驅動”項目發起人、瑞士探險家貝特朗·皮卡爾說“太陽驅動”號參展,是為了向公眾展示新技術在節能和可再生能源生產方面所擁有的巨大潛力,并通過公眾鼓勵各國決策者采用新技術。

“太陽驅動”號不同于平時見到的普通飛機,機身長21.85米、翼展長度為63.4米,“相貌”看起來甚至有點不協調。機翼上覆蓋著11628塊太陽能電池板,為飛機上總重達400公斤的4個蓄電池充電?!疤栻寗印碧柎罅渴褂贸p碳纖維材料,重約1600公斤,僅相當于一輛小貨車,“擁有空客飛機的身材和小汽車的重量”。

“太陽驅動”號公司首席執行官、同時也是這架飛機飛行員的安德烈·博爾施伯格說“‘太陽驅動’號本身是一架試驗飛機,制造它的初衷只是為了證明太陽能飛機在白天和夜晚都可以飛行?!?

據介紹,由于碳纖維復合材料具備耐高熱的優點,按照設計,白天“太陽驅動”號可以上升到8500米到9000米的高空,從而達到最佳的空氣動力學效率和太陽能利用率,飛行速度可達每小時70公里。白天也是飛機“充電”的過程,多余的太陽能電力將儲存到高性能蓄電池中,最多可供夜間持續飛行8小時。至于夜間,飛行高度將降至1500米左右,這樣可以減少耗電量?!疤栻寗印碧栕C明了新型太陽能飛機在黑夜也能追趕白天的腳步,從理論上可以實現永遠翱翔天際,成為名副其實的“永動飛機”。

“太陽驅動”項目耗時7年,2010年7月成功實現24小時不間斷飛行,從此載入人類飛行史冊。但它創造的歷史不僅于此。今年5月13日,它成功完成首次跨國飛行,從瑞士的帕耶那起飛,途經法國和盧森堡,飛行近13個小時飛抵比利時布魯塞爾。

博爾施伯格說,“太陽驅動”號的動力實際只相當于一臺摩托車,卻帶動了體積龐大得多的飛機,它的成功證明我們可以用更小的動力,來驅動更大的交通工具,從而達到最大限度節能的目的。它的成功為太陽能發展注入了一針強心劑,隨著科技的不斷進步和完善,太陽能的普及將不再是夢想。

博爾施伯格說“我們今天將太陽能成功應用在飛機上,明天就可以廣泛應用在汽車、住房等方面,甚至有一天我們能夠將太陽能儲存在某種介質中,成為太陽能燃料,供生產和生活使用。目前,太陽能的發展仍處在初級階段,以后究竟將會以什么方式出現,現在還很難說,還需要進一步研究和探索?!彼麖娬{,雖然太陽能可以在一定程度上替代現有能源,但并不意味著將來的飛機都將使用太陽能動力。

展示未來航空產業新坐標

本屆航展,空客及其母公司歐洲宇航防務集團(歐航集團)主推是未來構想,展示它們對2050年航空業的遠景展望。

為了了解航空業面臨的挑戰以及來自客戶和乘客的需求,空客對分布在全球各地的1萬多人進行了調查。調查提出的問題是:“你認為未來的航空業是什么樣子的?”,受訪者的回答非常明確:到2050年,人們會更多地乘坐飛機,但是要盡可能地減少對環境的影響。

空客的未來構想主要包括五個支柱:一、未來的能源(替代燃料),包括生物燃料、燃料電池、太陽能、能量(比如人體自身熱量)收集、電動飛機概念等;二、未來的飛行路徑(空中交通管理),包括歐洲的單一歐洲天空空中交通管理系統(SE SA R)、美國的下一代空中交通管理系統、潔凈天空行動、飛機編隊飛行創意等;三、未來的航空旅行解決方案(新的商業模式),包括飛機“集群”概念、飛行宮殿(天空中的郵輪)、垂直起飛等;四、研究與技術,包括概念飛機和概念客艙、仿生結構、智能材料(自我加溫和自我清潔功能)、發動機研發(垂直起落飛機的巡航發動機)和仿生技術;五、未來人才,包括空客推出的“讓創意展翅高飛”全球大學生航空競賽、與教育機構合作等。

2010年,空中客車公司推出了概念飛機———“工程師之夢”。這款概念飛機的主要特點是機翼特別長且細薄、半嵌入式發動機、U形機尾、輕型機身,具有降低燃油消耗、減少排放、降低噪音和增強舒適性的特點。

空中客車公司工程執行副總裁夏爾·尚皮翁說:“空中客車概念飛機向人們展示了未來飛機是什么樣子的,代表了工程師們的夢想。這不是一款真正的飛機,它所展現的技術雖然是可行的,但是不太可能像概念飛機中所展現的那樣同時投入使用。這款概念飛機充分發揮了我們的想象力,突破了我們慣常的思維方式??罩锌蛙嚬鞠M軌蛲ㄟ^這款概念飛機,吸引全球青年投身于航空業。我們在享受航空業為人們帶來的各種好處的同時,應該更加關注環境保護?!?

本屆航展,空客推出了概念客艙———一種創新且智能的飛機內飾設計。在空客概念客艙內,傳統的頭等艙、公務艙和經濟艙的劃分將不復存在,取而代之的是活力區、互動區和智能技術區等區域的概念,這樣的區域劃分將給乘客帶來前所未有的飛行體驗:“互動區”設立虛擬立體投影,乘客可置身各種環境,參加多種社交活動?!盎盍^”是休閑區,乘客可以休息、就餐、呼吸新鮮空氣、接受理療和按摩?!爸悄芸萍紖^”則利用人工智能科技為乘客提供多種服務,使空中生活與地面沒有區別??湛凸こ淌聞請绦懈笨偛孟臓枴ど衅の陶f,空客的研究表明,2050的乘客既期待完美的飛行體驗也關注環保。乘客希望經長途飛行后走出機艙時,仍能保持活力和精力。

空客概念客艙需要如下技術發展來實現:

———仿生學的結構:鳥類具有優化的骨骼結構,可提供飛行所需的強度。利用這種仿生學的結構,機身能夠獲得其所需的強度,在需要的時候,也可以充分利用更大的空間。

———高分子聚合貼膜:客艙仿生學結構上面將覆蓋一層高分子聚合薄膜,用于控制接收的自然光、濕度和溫度,可以根據需要來控制它的透明度,飛機的舷窗就不再需要了。坐在這樣的客艙內,乘客置身萬米高空,也可以通過飛機智能化、全透明的客艙壁360度欣賞艙外美景,比如繁星點點的夜空。

———復合材料:未來飛機的材料可能不再一定是固體形態,也可以是液態和氣態。

———集成化的神經網絡:光纜、電線之類的東西就不再需要了。集成化的神經網絡是“智能的”,有很多功能,比如:它可以識別乘客,使得乘客和飛機“聯”為一體。

———生態材料:未來的客艙是完全符合生態效益的。未來客艙不再使用金屬和塑料等不可回收利用的材料,而是使用可以完全循環利用的植物纖維。

———可變形材料:開發利用可以變形并且能夠恢復初始狀態的材料的可能性是很大的??勺冃尾牧峡梢允怯小坝洃洝蹦芰Φ慕饘倩蛘呔酆喜牧?。另外,還可以采用在材料上面貼“皮”的辦法,來達到變形的效果。

———具有自我清潔、自我修復等能力的材料:未來的客艙將采用具有自我清潔和自我修復能力的材料,受自然界的啟發而采用的涂層(貼膜)技術目前已在飛機的廁所上采用,將來會用在飛機座椅和地毯上。這種涂料可以自行修復劃痕,就像人的皮膚一樣。

———3D印刷:客艙的某些地方采用疊層制造的方法,就像3D印刷一樣。采用這種方式可以用非常簡單的方式獲得復雜的圖形,同時比從大塊材料上裁出小圖形要節省很多材料。

———全息技術:在未來的客艙內,目的地的特有風光、某個城市的鳥瞰圖景或者熱帶雨林的圖景都可以投射到墻上。利用仿真投影技術,可以把你在客艙中的私人空間變成你家里的臥室、商務會議場景或者禪宗的花園。

———能量收集技術:未來的客艙將采用例如能量收集技術的能量解決方案。飛機舷窗上的百葉窗有太陽能接收功能,可以收集“多余”的能量,座椅和地板也可以在你休息和睡覺時收集你身體多余的熱量,這些收集起來的能量可以為客艙的某些設施提供電力。

空客表示,這些技術里面,有許多目前已處于開發階段,一些技術將會在空客未來推出的飛機項目中得到體現。

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