《美国极光公司研制太阳能无人飞机》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2018-12-06
  • 据美国航空与空间技术周刊网站日前报道:在波音公司支持下,极光飞行科学公司研制了一架大型太阳能无人飞机,可在大气层停留长达三个月。

    这架翼展243英尺(74米)的“奥德修斯”正在进行地面测试。它被分解为三部分,因为体积太大,极光公司在弗吉尼亚马纳塞斯的飞机库无法停放。在完成测试后,这架飞机将于2019年2月下旬用集装箱运往波多黎各开始飞行试验。第二架飞机正在建造中,而第三架的工作也已经开始。

    对于极光公司CEO约翰·朗福德来说,“奥德修斯”实现了一个长久以来的梦想。1988年,他带领麻省理工学院(MIT)的“代达罗斯”团队创造了三项人力飞行的世界纪录,迄今仍无人打破。朗福德于1989年创立极光公司,目标是利用“代达罗斯”的经验开发用于科学研究的高空、长续航无人飞机。

    “奥德修斯”计划于2019年4月23日飞行,这一天正是“代达罗斯”从希腊的克里特岛飞往圣托里尼的破纪录的74英里飞行的周年纪念日。朗福德说,“代达罗斯”的许多团队成员都参加了新飞机项目,有的是作为顾问,有的是直接参与,比如“代达罗斯”的设计者,空气动力学家、麻省理工学院教授马克·德雷拉。

    这架飞机最初研制的目的是用于大气科学研究,但极光和波音也看到了其他潜在的用途,包括通信中继和持续监视。

    “奥德修斯”是自极光公司组建以来进行的太阳能飞机项目的通用名称。核心技术来自于“代达罗斯”团队,包括低雷诺数的空气动力学和低重量的复合材料结构。

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    • 为保持行业竞争力并在汽车电动化浪潮中占据主动,寻求差异化路线如今已经成为汽车制造商造车的主要方向,由太阳能电池板驱动或融合了太阳能发电技术的“太阳能汽车”因此异军突起。 全球范围内,部分汽车制造商、技术初创公司都在研发和制造不同模型的太阳能电动汽车,但受到造价成本、发电能力等多方面因素影响,太阳能汽车距离商业化落地,似乎还有很长的路要走。 全球掀起研发浪潮 油价网指出,随着燃油车逐步退出历史舞台,加之消费者对新能源汽车热情高涨,多国尝试解锁“太阳能赋能汽车”技术,以求在汽车电动化进程中占据有利地位。 我国于2022年推出一款名为“天津号”的纯太阳能汽车,可以实现高达50%以上的光电转换效率。“天津号”的太阳能组件面积达8.1平方米,在阳光充足的天气条件下,续航里程可达79.2公里,日均发电量7.6千瓦时。车身采用铝合金和碳纤维材质,整车重量只有1.2吨。 今年8月,美国GoSun公司推出一款电动汽车太阳能充电盒,其不仅能够在行驶过程中为电动汽车充电,还能在停车时展开,覆盖整个车顶和前后风挡玻璃,大幅提升充电效率。这款充电盒重约32公斤,高12.7厘米,自带200瓦太阳能电池板,总输出功率可提升至1200瓦。 GoSun公司计划2025年开始发货预装配好的充电盒,用户仅需20分钟即可完成安装,虽然无法替代高速充电桩,但是,在理想条件下,该充电盒每天能为电动汽车增加约50公里的续航里程,预售价为2999美元。 去年9月,瑞典车辆制造商斯堪尼亚公司推出了一款由太阳能驱动的混合动力卡车,车身覆盖了总面积达100平方米的太阳能电池板,白天利用阳光进行充电,晚间通过储能系统进行供电。 短期内难以量产 目前,荷兰光年技术初创公司正在努力推动全球首款太阳能汽车商业化量产。该公司于2022年声称,创造了世界上第一辆太阳能汽车——“光年零号”,已有消费者加入等候名单,预计起售价5.3万美元。 据了解,“光年零号”内置5平方米的高效太阳能电池板,每天可提供约70公里“免费”续航里程。在阳光充足的情况下,太阳能电池板可以让其总续航里程达到625公里。该车同时搭载60千瓦时电池组,可以在长距离行驶中扮演重要角色。 光年技术初创公司承诺,“光年零号”一次充电可行驶500英里,充电次数比传统电动汽车少3倍。而且,生产过程中使用环保材料,如植物皮革和回收瓶子等,这使得这款车整个生命周期排放量约为标准电动汽车的一半。 不过,受制于资金成本和技术障碍,“光年零号”短期内很难实现商业化量产。业内认为,造价成本昂贵、环境适应性较敏感、太阳能电池板效率和寿命等,都是阻碍太阳能汽车商业化落地的因素。 值得关注的是,去年,光年技术初创公司因为资金链问题濒临破产,目前考虑暂停“光年2号”生产工作。 商业化任重道远 目前来看,完全由太阳能驱动汽车的技术研发,整体进程较为缓慢且挑战重重,其中颇受追捧的车载集成光伏技术目前也处于起步阶段。 对大部分汽车制造商而言,他们普遍寻求将太阳能电池板作为纯电动汽车的附加组件,而不是作为独立的充电方式,从而利用太阳能提高电动汽车性能。随着太阳能电池板和电动汽车技术的不断进步,将会看到更多电动汽车车型配置太阳能充电选项。 日本丰田公司之前在混合动力汽车普锐斯上提供了一个额外的太阳能车顶,价格为600美元,不过没有引起广泛关注,因为消费者认为这个产品十分“鸡肋”。 韩国现代汽车则尝试将太阳能电池板集成到纯电池电动汽车中,从而最大程度延长行驶里程。同时,还在其新款索纳塔混合动力汽车上安装太阳能车顶。现代汽车表示,增加太阳能电池板可以通过太阳能提供30%至60%的电池电量,这可以帮助电动汽车获得更长续航里程。 全球范围内,太阳能汽车从研发到商业落地,仍然有很长路要走。一方面,汽车整体空间较为有限,这给太阳能电池板的尺寸和重量提出了严苛要求;另一方面,驾驶过程中的用能需求非常高,这对太阳能电池板的转换效率和成本提出了更高要求。 考虑到一块太阳能电池板和一辆普通汽车的尺寸、面积、体积、形状等因素,如何铺设、在哪里铺设都是问题,不管是在车顶还是引擎盖铺设太阳能电池板,都需要利用尽可能多的空间来产生能量,其中一部分能量为汽车提供动力,其余能量则存储于汽车的电池中。 南澳大学工业与应用数学副教授彼得·普德尼表示:“在汽车上使用的太阳能电池板,势必要与屋顶太阳能电池板有较大区别,因为汽车可用空间十分有限,而且还要求更高的转换效率。”
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