太阳能环球之旅失败了吗？
- 2015/7/29 9:49:53 13178
- 来源：solarlabie
那么是否“阳光动力2号”太阳能飞机的环球之旅因为电池问题要暂停了?这架太阳能飞机的电池到底出了什么故障?如何解决?“阳光动力2号”又是如何广泛“吸金”来解决环球飞行的资金问题的?
消息一经传出，网友纷纷留言表达失望之情：
看吧...现在飞行目标变成了：“史上时间长的环球飞行”。这对我来说就是宣告“失败”，而且任何世界纪录也弥补不了无法马上修复飞机的悲伤之情。——coolgunz
更有网友开始编起了段子：
橡胶绷带松了么——DermotB
小子，我很高兴自己的F250(一台复杂的福特大型卡车)换电池比它快!——pilotrockpat
如果一趟“环球之旅”要花三年，还能称之为世界纪录吗?我说，不算——usapatriot1
一、电池仓里到底发生了什么?
那么问题来了，飞机的电池仓中到底发生了什么，才导致了这次事故?而且竟然要花整整8个月来维修?这一切，还要从太阳能飞机独特的飞行轨迹讲起：
我们都知道，阳光动力2号是一架依靠太阳能供电飞行的飞机，为了保证充分接触阳光，它每天日出前就必须从1000米的巡航高度爬升至8500米的云层上方，在吸收阳光、充饱电池之后，再在夜晚下降到空气阻力更小的低海拔高度，以减少飞行中的能量损失。
这个飞行模式在前面1～2天的短途飞行中效果很好，直到它连续飞5天的时候，不间断的几日爬坡飞行，电池满功率工作，电池仓开始发热，并且无法有效散热，终导致了电池的损毁。
二、韩国人战胜了特斯拉的电池技术
说到这里，我们不得不提一下特斯拉用的电池技术：18650锂电池。这是一种由铝制外壳包裹锂聚合物的电池，它的一个特点就是金属的外壳更容易散热，这也是特斯拉的电池温控技术的核心。
但是“阳光动力2号”因为要控制飞机的总重量，不可能选择这种大量使用金属包装的电池，因此他们寻找到了一种韩国人开发的“软皮包装”锂电池：Pouchpackbattery。
这种电池的外皮是一层柔软的“铝箔”，而且它可以设计成单体电池更大的“电池包”，这样就可以有效降低电池的重量和体积。
但是这种电池也有一个明显的弱点：极容易受温度和湿度的影响而膨胀失效。为了减少电池的损毁可能，电池的供应商韩国Kokam公司特别研制了一种化学试剂加注到电池中，以减少膨胀和延长电池的使用寿命。
根据电池的介绍，他们研制的电池将把这种软皮电池寿命从500次增加至2000次充放电周期。有了这套电池技术，飞机就可以“轻装上阵”了。不过，终证明电池技术的梦魇才刚刚开始...
三、过多的电池保护层葬送了太阳能世界之旅
有很多网友都很好奇，飞机在高空飞行时外部温度往往低于0℃，怎么还会有散热问题?
这个问题问到了点上，飞机的工程师们恰恰是过多的考虑了“软皮电池”脆弱的外表，担心高空温度过低，才为电池穿上了厚厚的一层保护衣。
在设计之初，“阳光动力2号”所有的电池仓，都是按照载人的驾驶仓做的保温层，它可以允许电池在25℃的恒温条件下工作，但是保温过多、散热不够。连续多日的爬升操作，电池所发热量根本散不出去，反而烧坏了电池板。
在新发布的“阳光动力2号”信息中，工程师估算有超过一半的电池片都因过热导致了锂电池的损毁。
四、未来能源的关键依然是储能
在谈到这次电池故障时，“阳光动力2号”的飞行员探险家BertrandPiccard是这么描述电池技术的：
“电池和人体的细胞极为相似，这也正是它难以捉摸的原因所在。每一块‘阳光动力2号’的电池都包含了70组‘软皮锂电池’，它们就像人体内的细胞一样，每一个都不同。它们也像人一样，不喜欢压力，的冷或热都会影响它们的工作能力，而且如果前一天工作过度的话，第二天能充入的电能就会略有差别。
想象一下，如果前一天你跑了一趟马拉松，第二天肌肉就会酸痛，工作效率也会大打折扣。这也正是每一块电池之间产生差别的原因。”
因此，掌握和控制每一个“电池细胞”，并没有表面看上去那么简单。多亏了“阳光动力2号”的努力，科学家终于有机会见到了电池跑完“马拉松”之后的状况，相信这次环球之旅收集到的数据，能够帮助他们研发出下一代更好的电池技术。
“阳光动力2号”失败了吗?答案很明显：并没有，它才刚刚开始!
五、为什么阳光动力2号如此“吸金”?
太阳能大飞机实用吗?想了解太阳能大飞机的“吸金哲学”，还得先从它的实用价值讲起...
我们都知道，为了安装足够的太阳能板，“阳光动力2号”的翼展达到了72米，比一架波音747客机的翼展还大。但是它自己的长途运输，却还要靠波音货机来完成。
我们来做一道数学题：
1、阳光动力2号，机翼可用面积269m²，安装转换率23%的太阳能板后，每天可收集340Kwh的电能，这些电能仅够搭载1名驾驶员飞行。
2、波音747客机，机翼可用面积500m²，如果安装同样的太阳能板，收集的能量多够搭乘2人。就算未来转化率达到50%，也只能搭载4人，连一个机组都不够!要知道现在波音747客机的载人量可是300人啊，真靠太阳能完全提供飞机的动力恐怕一百年也做不到。
所以从一开始，有很多网友就在吐槽，说“阳光动力2号”完全没有实用价值。但是真金白银支持环球之旅的大财团们可不这么看，要知道他们可是以逐利为要义的，那么他们到底关心的是什么呢?
首先不得不承认，太阳能飞机进行环球之旅的确是一个科技成果的试验场。在背后支持这个项目的共有12家大型财团，他们分别掌控着世界上能源、航空技术、化工原料等重要领域，有了这样一趟环球之旅，他们的技术可以接受现实环境的检测。
其次这还是一个巨大的品牌推广的机会，印在飞机上的大LOGO会在世界各地高大上的场合露面。
但是仅仅如此，我们也未免太小瞧这些大财团的智商了。在一次采访中，这次飞行的发起人、探险家BertrandPiccard说走了嘴：“一开始我们的目的就不是载人飞机，而是太空无人机。”
此语一出，问题豁然开朗。
六、太阳能动力适合造无人机，不适合载人机
这是一架由前英国国防部研发的无人机，叫做Zephyr(名字取自希腊神话中的西风之神)。它完全由太阳能驱动，现在已经被大的飞机制造商Airbus公司收购。
这项技术之所以重要，是因为它很可能取代昂贵的绕地卫星，作为地面通讯的基站。现今制造一颗卫星的成本约在2亿-4亿美元之间，而一枚大力神4火箭的成本为2.5亿-3亿美元。也就是说，发射一颗卫星，少说也需要5亿美金。而且它还只能按固定的路线环绕地球飞行，不能做到“哪里需要去哪里”。
但是Zephyr这样的太阳能无人机则不同，它成本低廉，贴近地表飞行，运营区域可控，而且为重要的是，可以依靠太阳能常年滞留空中。
因此载人太阳能飞机其实仅仅是为了测试轻量化飞机的技术，并同时近距离在空中监测飞机运行状态，它是未来无人机的铺路石。财团们才不会制造太阳能载人商用客机，他们紧盯的是无人机替代卫星这一巨大的市场。
全部评论