Як літає літак на сонячних батареях.

Літаки на сонячних батареях стали реальністю порівняно недавно, хоча фотоелементи відомі понад 100 років, а електродвигуни - більше 150. Це стало можливим у зв'язку з розробкою сонячних елементів з високим ккд, а також легких електромоторів і акумуляторів.
Інструкція
1
Енергію, необхідну для польоту, літак на сонячних батареях отримує з масиву фотодіодів. На відміну від своїх побратимів, призначених лише для визначення наявності світла, силові фотодіоди є плоскими і мають велику площу. Працюють вони не в фотодіодному, а в фотогальванічних режимі, тобто, виробляють електроенергію самі.
2
Один фотодіод, незалежно від площі, виробляє напругу близько 0,5 В. А ось максимальний струм навантаження приладу від площі залежить прямо пропорційно. Якщо помножити струм в амперах на напругу в вольтах, вийде потужність у ВАТ. Елементи можна з'єднувати в батареї подібно звичайним гальванічним. Паралельне з'єднання використовують для збільшення струму, а послідовне - для збільшення напруги. У яскравий сонячний день на один квадратний метр припадає кілька сотень ватів світлової енергії. Скільки вийде на виході батареї, залежить від її коефіцієнта корисної дії.
3
Ккд дешевої сонячної батареї невеликий - від 5 до 10 відсотків. При необхідної для польоту потужності вона виявиться важкою - аероплан з нею навряд чи підніме сам себе. Лише нещодавно отримані порівняно недорогі фотобатареї з ккд близько 30 відсотків. Саме їх і ставлять на експериментальні моделі літаків. Розташовують їх на крилах, що володіють значною площею.
4
Найкраще відношення потужності до ваги забезпечують колекторні електродвигуни. У минулому їх застосовували тільки в кордових моделях, що одержують харчування по дроту. Та й у цьому випадку їх доводилося форсувати, що призводило до перегріву обмоток і швидкого зносу щіток. Тепер багато деталей таких двигунів виконують з легких, але міцних композитних матеріалів. З них же виготовляють і несучі конструкції самих літаків.
5
Навіть великі літальні апарати на сонячних батареях поки не роблять пілотованими. Але й корди для управління ними давно не використовують. Команди подаються по радіоканалу, а у відповідь оператор отримує зображення з камери в реальному часі. Все це стало можливим завдяки мініатюризації електронних приладів. Навіть телекамери і супутникові навігатори зроблені настільки легкими, що їх здатний підняти електричний літак, де на рахунку кожен грам.
6
Але ось раптом змінилася погода - сонце сховалося за хмарами. Незважаючи на це, літак продовжує летіти. Енергію він отримує з акумуляторів - але не важких свинцевих (їх він теж не зміг би підняти), а легких літій-іонних. Точно такий же, тільки невеликий, встановлений у вашому мобільному телефоні. І якщо ви коли-небудь опинитеся на авіашоу або виступі моделістів, де будуть показувати сонячний літальний апарат, обов'язково дістаньте мобільник з кишені і зніміть політ на відео.
Головною ідеєю проекту зі створення літака на сонячних батареях була популяризація застосування альтернативних джерел енергії. Проект отримав назву Solar Impulse Project - «Сонячний імпульс» - і спланований на поетапну реалізацію протягом майже цілого десятиліття. Цього літа літальний апарат повинен зробити переліт на загальну відстань в 2500 км. Початися він повинен у Швейцарії, а закінчитися в Марокко - там планується закладка найбільшої в світі сонячної електростанції.
Проект, в якому створення літака не є самоціллю, стартував в 2003 році з розробки у Федеральній політехнічній школі Лозанни (Швейцарія) техніко-економічного обґрунтування. Цей навчальний заклад і надалі залишалося базою для всіх робіт Solar Impulse Project, хоча в проекті беруть участь вже десятки підприємств Європи. Ініціаторами та головною рушійною силою затії є два швейцарських ентузіаста аеронавтики - психіатр Бертран Пікар (Bertrand Piccard) і бізнесмен Андре Борщберг (Andre Borschberg). Вони ж і пілотують літак, перший варіант якого - HB-SIA - вперше був представлений публіці в 2006 году.Первий публічний політ апарат на сонячних батареях здійснив у 2009 році, а пізніше на ньому був встановлений рекорд тривалості пілотованого польоту для цього класу літаків. До 2011 року автори проекту створили другий варіант літального апарату і здійснили на ньому цілодобовий політ. Всі ці проміжні етапи, включаючи і переліт цього літа в Марокко, є підготовкою до запланованого на 2014 рік кругосвітній подорожі унікального літального аппарата.Второй варіант літака має невеликий загальна вага - в повністю спорядженому стані і з пілотом на борту він становить 1600 кг. Однак у нього дуже довгі крила (63,4 м), на поверхні яких площею в 200 м? розміщені сонячні батареї. Вони забезпечують роботу чотирьох гвинтових моторів потужністю по 7,5 кВт. Для того щоб апарат міг літати і за відсутності сонячного освітлення (вночі або в хмарах), використовуються літій-полімерні акумулятори, складові чверть ваги літака. Однак і їх потужності не вистачає на темний час доби. Тому до настання вечора пілоти піднімають апарат на максимальну висоту в 12 кілометрів і кілька нічних годин планують, поступово втрачаючи висоту. Потім включається харчування електромоторів від акумуляторів, заряду яких вистачає до сходу безкоштовного джерела енергії.