Самолеты на солнечных батареях – есть ли у них будущее?

Идея использования солнечной энергии для приведения в движение транспортных средств всегда будоражила умы изобретателей и конструкторов. И самолеты не являются исключением. У тех, кому интересно развитие мирового авиапрома, наверняка еще свежо в памяти поистине историческое достижение человечества – кругосветный полет аппарата Solar Impulse 2, преодолевшего 42 тыс. км на солнечных батареях и поставившего 19 рекордов мирового уровня. Однако кроме этого самолета, ставшего легендарным, существуют и другие летательные аппараты, использовавшие и применяющие сегодня солнечную энергию не менее эффективно.

Solar Challenger

Особо активный интерес к разработкам самолетов, питающихся энергией солнца, стал проявляться в 80-х годах минувшего века. Команда энтузиастов из США под руководством Пола Маккриди разработала проект Solar Challenger и воплотила его в реальность. Американский изобретатель получил известность еще в 1977-м, когда ему удалось поднять в воздух летательный аппарат за счет исключительно мускульной силы человека. Теперь он с командой единомышленников сконструировал Solar Challenger, основными техническим данными которого являются:

• ? мощность двигателя – 2500 Вт
  
• ? количество ячеек солнечной батареи – 16128 единиц
  
• ? средняя (крейсерская) скорость – 48 км/ч
  
• ? потолок – 3700 м
  
• ? размах крыльев – 14,3 м
  
• ? масса – 95 кг
  

«Солнечный» самолет поднял в небо пилот Стивен Птачек в 1981 году. Взлет состоялся с небольшого аэродрома под французской столицей. Летательный аппарат пролетел 258 км, преодолев пролив Ла-Манш и приземлившись на военной базе в Великобритании (графство Кент).

Sunseeker Duo

Эрик Рэймонд, руководящий командой Solar Flight, не новичок в разработке самолетов на солнечных батареях. У него уже есть опыт в создании Sunseeker I (1990 год) и спустя 6 лет – Sunseeker II (в переводе означает «охотник за солнцем»). В 2012-м началась постройка третьей интерпретации летательного аппарата. Через полтора года машина уже испытывалась в реальных условиях. Но сначала аппарат проверялся, как обычный планер. Отдельно тестировались аккумуляторы, батареи, двигатели. Далее состоялся полет с частичным использованием установленного мотора. Даже при его включении в кабине стояла такая тишина, что можно было разговаривать без гарнитуры. Самолет, несмотря на огромные крылья, был способен даже на некоторые несложные фигуры пилотажа, что говорит о его хорошей управляемости. При постройке аппарата использовались композитные материалы, уменьшившие вес машины.



Способ полета – особенный. Планер набирает высоту, достигая максимальной скорости, а потом медленно спускается вниз, попутно заряжая аккумуляторы. Конструктор заявляет, что на аппарате можно летать вдвоем на протяжении 12 ч. Основные технические параметры:

• ? количество аккумуляторов – 72 штуки
  
• ? мощность электродвигателя – 20 кВт (пиковая 25 кВт)
  
• ? бортовое напряжение – 300 вольт
  
• ? число солнечных элементов – 1510 единиц (генерируют 5 кВт)
  
• ? максимальная скорость (при планировании) – 160 км/ч
  
• ? размах крыльев – 22 м
  

Самолет, часто называемый глайдером (легкий летательный аппарат, обладающий особыми качествами), совершил успешные полеты в Швейцарских Альпах, Словении, Испании и над доломитами в Австралии.

Zephyr Solar Plane

Это «беспилотник», построенный компанией Airbus. Первые экземпляры появились еще в 2003 году по заказу британского оборонного ведомства. Аппарат постоянно совершенствовался и в 2010 году новая модель Zephyr 7 установила официальный рекорд по продолжительности пребывания в воздухе – 14 суток 22 мин. и 8 сек. Производителем было заявлено, что теоретически время полета может «растянуться» на несколько месяцев.



В 2018 году самолет Zephyr S, питающийся исключительно солнечной энергией, обновил рекорд. Использование панелей GaAs от MicroLink Devices и литий-ионных аккумуляторов позволило находиться аппарату в воздухе 25 суток, 23 ч и 57 мин. Некоторые технические характеристики Zephyr S:

• ? потолок – 21 тыс. 562 м
  
• ? крейсерская скорость – 56 км/ч
  
• ? размах крыльев – 28 м
  
• ? масса – 53 кг (из них на аккумуляторы приходится 24 кг)
  
• ? полезная нагрузка – 5 кг
  

Способность аппарата находиться в воздухе за счет солнечной энергии несколько месяцев побудила руководство Airbus назвать свое детище «псевдоспутником».

Odysseus Solar Plane

То же самое можно сказать и об этом БЛА. Он поражает своей способностью находиться в небе в течение, как минимум, пяти (!) лет. Аппарат, называемый «псевдоспутником» (HAPS, что расшифровывается, как high-altitude pseudo-satellite), сконструировала компания Aurora Flight Sciences, являющаяся филиалом Boeing. По мнению руководителя организации Лэнгфорда, создание такого самолета поможет решить проблему загрязнения атмосферы а на данный момент является «идеальной платформой» для осуществления научных исследований. Кроме того, способность аппарата долгое время находиться в воздухе делает его привлекательным в плане использования как посредника для осуществления связи. Такой самолет стоит гораздо меньше, чем космический спутник. Самолет начали строить в 2018 году. Первый полет Odysseus Solar Plane совершил уже в 2019-м. Испытание оказалось успешным. Некоторые данные Odysseus Solar Plane:

• ? размах крыльев – 74 м
  
• ? длина – почти 150 м
  
• ? масса транспортируемого груза – до 25 кг
  
• ? потолок – до 27 тыс. м
  
• ? заявленная скорость – 225 км/ч
  
• ? «лишняя» энергия, которую можно использовать для питания установленной аппаратуры – 250 Вт
  

Для изготовления крыльев и корпуса применялись углеволоконные фермы. Их покрыли защитным материалом Tedlar. Солнечные панели отличаются малым весом. Информации о других параметрах аппарата в свободном доступе крайне мало, что дает возможность предположить: самолет может использоваться и в военных целях.

Solar Impulse 2

И, наконец, о рекордсмене – швейцарском проекте. Когда он только разрабатывался, его называли фантастикой: пролететь вокруг Земли без капли горючего считалось немыслимой идеей. Тем не менее, она была реализована. Почему самолет имеет индекс «2»? Первая модель тоже была и тестовый полет совершила в 2009 году. Однако в воздухе она могла находиться не более 36 ч и для выполнения амбициозного перелета на годилась.

Маршрут

Он состоял из двенадцати отрезков. Остановки планировались в КНР, Индии, США и Африке. Однако перелет из Нанкина на Гаавайски острова прервался из-за плохой погоды и самолету пришлось сесть в Нагое (Япония). В итоге количество отрезков пути увеличилось. Однако самым длинным стал именно этот перелет Страны Восходящего Солнца на Гавайи, продолжавшийся 5 суток, за которые аппарат преодолел 8 тыс. км. На сегодня это абсолютный рекорд по продолжительности полета человека в самолете на солнечных батареях, который поставил организатор проекта, а «по совместительству» и пилот, Андре Боршберг. Характеристики Solar Impulse 2:

• ? размах крыльев – 72 м
  
• ? число солнечных элементов – 17 тысяч 248 штук
  
• ? двигатели – 4 мотора мощностью по 17,5 л. с.
  
• ? потолок – 12 тыс. м
  
• ? крейсерская скорость – 140 км/ч
  
• ? вес – 2,3 т
  

Перспективы

Интересно услышать на этот счет мнение самого руководителя проекта и пилота Андре Боршберга. Он считает, что говорить о повсеместном использовании таких аппаратов преждевременно. Проект Solar Impulse доказывает, что альтернативные источники энергии могут использоваться в самых различных целях. И в этом плане у человечества все еще впереди. Об этом говорит и сегодняшний статус самолета: его выкупила компания Skydweller и сделала лабораторией для научных экспериментов.