航空新贵-----太阳能飞机

【英国《新科学家》周刊６月１７日一期文章】题：太阳能飞机
在美国国家航空和航天局（ＮＡＳＡ）加利福尼亚州德赖登飞行中心上空，“探险者”号飞机正在翱翔。这是一种奇异的景观。这种飞机没有舵，没有机尾，甚至没有机身。它无人驾驶，其实仅仅是一张３０米长、２．５米宽的飞翼而已。同在这些试验场上空轰鸣的超音速喷气式飞机不同的是，“探险者”号飞机没有携带燃料，飞机上驱动８个螺旋桨的电动机用的是来自机翼表面的太阳能电池板的能量。
任何太阳能驱动的飞机都会给人深刻印象，但是“探险者”号还只是一种要求更加高的飞机的原型。这种计划中的飞机被称为“太阳神”号（Ｈｅｌｉｏｓ）。“探险者”号只能在白天有阳光的时候飞行，而“太阳神”号将在白天飞行时存储足够的能量供夜间飞行用，从而可能永远不用着陆。
“探险者”号是由加州锡米谷的艾若瓦若蒙特公司制造的。该公司称，这种飞机可以承担许多现在只能由卫星承担的任务，并且价格只有卫星的几分之一。例如，这种飞机可以调查地面情况，由于距离要近得多，所拍摄的照片比卫星的分辨率更高。飞机还可以对一片感兴趣的地区环绕飞行，而卫星只能在绕地球作轨道飞行时快速通过某一地区上空。
“探险者”号飞机将艾若瓦若蒙特公司在技术方面的各种专长都集中在一起。太阳光是较弱的能量来源，因此太阳能驱动的飞机必须是一种效率非常高的飞行器。
为了使对功率的要求减到最小，“探险者”号的重量不得不特别轻。大多数飞机是用铝材制造的，每立方米的铝重大约２７００公斤。“探险者”号飞机的机翼是由泡沫聚苯乙烯翼肋构成的。泡沫聚苯乙烯每立方米的重量只有１６公斤，因此飞机重量只有１８０公斤。
太阳能电池组要提供尽可能多的电能，这种电池的两面都可以发电，从地面和飞机下面的云层反射来的太阳光可使太阳能转化效率提高到１７％。整个太阳能电池组产生超过７千瓦的功率以带动飞机。
另一个难题是设计一种能有效使用这种电能的推进系统。艾若瓦若蒙特公司的工程师们使用固定螺距的螺旋桨和通过电子装置控制每个电动机的转矩及速度，他们还开发出一种神秘的稀土金属混合物，用作每个电动机内的永磁体，从而也可提高效率。
“探险者”号飞机不能储存电能，而计划制造的“太阳神”号飞机是一个可２４小时持续飞行的接替者。这种翼展为６０米的飞机收集的太阳光将是“探险者”号的两倍。劳伦斯—利弗莫尔国立实验所的工程师们找到了存储能量的最佳方法——燃料电池，它通过把氢气和氧气转化成水来产生电能，逆转这种反应则可储存电能。
然而，这一研究项目的成败不仅取决于艾若瓦若蒙特公司的工程师的技艺，还取决于是否可获得资金。迄今大约已在“探险者”号飞机上花费了２５０万美元，为完成这一项目还要再花费大约２５００万美元。
（丁智勇译）