Безымянный документ
Электрический самолет
6 августа 2009 г.
Обновление от 12 сентября 2009 г. Первый полет электрического Cri-Cri. Жан-Люк Суллиер за рулем
****Обновление от 2 октября 2010 г.
Годы, которые мы сейчас проживаем, означают появление электрического самолета, как и электрического автомобиля. Посмотрите, пожалуйста, на успехи и неудачи электрического автомобиля:
Краткое отступление о электрическом велосипеде, с некоторыми данными:
Батарея: Panasonic Ион-Литий Емкость: 8 Ач 26 В Дальность: 50-70 км; 3 уровня помощи Время зарядки: 3 часа Двигатель: в педали, 180 Вт Рама: городская алюминиевая; Единственный размер 45 см Вилка: сталь Седло: Kinetic Колеса: 26'' алюминиевое Тормоза: V-brake передние и задние Передачи: Nexus 3 с автоматическим переключением Шины: 26 x 1,75 Пространство: 175 x 65 см Вес: 22 кг
В Китае один из двух элементов батареи велосипеда съемный. Пользователь привык вынимать его из гнезда, когда возвращается с работы, и заряжать его дома. То же самое на рабочем месте. Этот съемный характер батареи увеличивает автономность транспортного средства (которая, в любом случае, по моделям составляет 50-70 километров). Когда задумываешься о идеальном электрическом транспорте, возникает множество проблем. Хорошо бы, чтобы машина была двухместной, могла использоваться для покупок. То, о чем мы забываем, по сравнению с маленькими автомобилями, такими как Smart, это то, что электрический автомобиль совершенно не загрязняет и поэтому может проникать внутрь торговых галерей, использовать подземные коридоры, идти... куда угодно. Можно даже рассмотреть интеграцию системы в междугородние транспортные средства.
Это не вызовет никаких проблем, чтобы оснастить его двумя различными типами привода, приводом с тепловым двигателем, являющимся системой резервного питания. Вот что лично я бы рекомендовал, вдохновляясь китайскими мотоциклами с двигателями, узкими путями:
Электрический двухместный трицикл
Этот двухместный трицикл (вдохновлен своей китайской версией) узкий, мало занимающий пространства. Кузов (в Китае из легкого сплава и пlexигласа) частично съемный. Батарея больше, чем у обычного электрического велосипеда, но она имеет съемный элемент, который пользователь может переносить в любое место для зарядки. Можно предусмотреть розетки на стойках или в парковках.
Батарея: Panasonic Ион-Литий Емкость: 8 Ач 26 В Дальность: 50-70 км; 3 уровня помощи Время зарядки: 3 часа Двигатель: в педали, 180 Вт Рама: городская алюминиевая; Единственный размер 45 см Вилка: сталь Седло: Kinetic Колеса: 26'' алюминиевое Тормоза: V-brake передние и задние Передачи: Nexus 3 с автоматическим переключением Шины: 26 x 1,75 Пространство: 175 x 65 см Вес: 22 кг
В области хранения электрической энергии были достигнуты значительные успехи за последние десятилетия, так что сегодня все электрические дрели для дома работают на перезаряжаемых аккумуляторах, что было бы невозможно несколько десятилетий назад. Китайцы далеко не последние в этом деле.
Солнечные датчики увеличили свой КПД, превысив 20%
В области "ультра-ультра-легких" имя Маккреди сразу приходит на ум.
Пол Мак Риди
Сразу возникает вопрос, какой странный аппарат находится за ним. Это просто электрический автомобиль, с которым он выиграл австралийскую гонку солнечных автомобилей 1987 года, с одним днем впереди по сравнению с следующим конкурентом (...)
Солнечный автомобиль Пола Мак Риди, 1987 год, во время гонки в Австралии
Более обтекаемый, чем можно себе представить. Пересечение Австралии; 3500 км с пиками до 113 км/ч
Снятый передний капот
Положение пилота и задний капот
Как можно увидеть, задняя верхняя часть полностью состояла из соединенных солнечных элементов. Машина стоит на плоской панели, с усилителями. Форма машины обеспечивала подъемную силу, уменьшая нагрузку на шасси
Родился в 1925 году. Первый самостоятельный полет в 16 лет. 1941: чемпион США по полетам на планерах, в 23 года. Победитель чемпионата мира по полетам на планерах во Франции.
Впоследствии он создал первую летающую машину, которая поддерживается мышечной энергией пилота, Gossamer Condor.
3 вида Gossamer Condor
Маккреди выбрал схему "с носом", чтобы иметь несущий стабилизатор. Действительно, подъемная сила крыла "оплачивается" ценой момента крена. См. мою комикс "Если бы мы летали", загружаемую бесплатно на сайте http://www.savoir-sans-frontieres.com, а также 350 других, на 33 языках.
Компания, существующая 3 года, о которой никогда не писали СМИ
Чтобы снизить вес, Маккреди выбрал подвеску крыла на киль, что уменьшает балку, которая больше не должна нести усилие изгиба.
Glossamer Condor: первый полет человека
Столь же быстрый, как велосипед.....
Glossamer Albatros пересекает Ла-Манш
Все эти полеты происходят "на земле". Велосипедист управлял с помощью руля, который сначала давал опору, затем регулировал подъемную силу хвостового оперения и, наконец, позволял сделать легкий поворот, наклоняя хвостовое оперение. Наклон крыльев обеспечивался креном. Не было аILERON. Но машина не предназначалась для сильных кренов.
Видео достижений машин Пола Маккреди
Вот, первый полет с солнечной энергией, осуществленный сыном Марка Риди, 13 лет, 40 кг, на борту Gossamer Penguin, оснащенного 3900 солнечными элементами из кадмия-никеля, развивающих 500 Вт. Вес машины без нагрузки: 34 кг. Бросок позволял аппарату покинуть землю.
Первый полет с приводом от солнечной энергии, 1974. Все еще велосипеды и эффект земли
Первый человек, летавший с использованием солнечной энергии: сын Мак Риди, 13 лет
Маршалл, 13 лет, при взлете
Но НАСА берет на себя и позволяет Маккреди в 1981 году летать Solar Challenger. Мощность: 2,5 кВт
Solar Challenger Пола Маккреди
Там, в этом случае, все меняется. Замечается более массивная форма, предназначенная для сопротивления атаке турбулентности. турбулентности.
**Сбоку. Замечается, что у него есть аILERON. **
Хвостовое оперение оснащено подъемным профилем, чтобы уравновесить момент крена крыла. Верхняя часть полностью плоская и несет большое количество солнечных панелей.
Solar Challenger, вид сверху
Это фиксированная часть, несущая панели. Мобильная часть выглядит как белая лента и не имеет их. Летая между Францией и Англией, на расстоянии 300 км, это устройство оставалось в воздухе 5 часов и 23 минуты в июле 1981 года. В три раза тяжелее, чем Gossamer Penguin (без пилота), оснащенный 16.000 солнечными элементами, приводящими два электрических двигателя, каждый из которых развивает три лошадиные силы, оснащенных постоянными магнитами из самария-кобальта. Устройство пользуется всеми достижениями в области новых материалов с высоким соотношением прочности к весу и оснащено переменным шагом винта.
*Качественный скачок значителен. *
При условии, что используется высокотехнологичный материал, видно, что длительный полет на солнечной энергии - полностью осуществим, с машиной, линии которой остаются достаточно близкими к обычному самолету, например, по соотношению размаха. Но это не то, что интересует тогда Маккреди. Он думает об аппарате без пилота, "UAV" (беспилотный летательный аппарат), способном достигать больших высот днем: 30 км, спускаясь немного в планирующем полете ночью, или возвращая часть электрической энергии, собранной, хранящейся в аккумуляторах, что позволит ему оставаться в воздухе бесконечно. .
Он направляется тогда к "без хвоста" с большим размахом, где порывы будут восприниматься гибкостью балки, позволяя большому диэдре. Стабильность аппарата доверяется бортовому компьютеру, который, действуя на набор из щитков, расположенных по всему заднему краю крыла, имеющего значительный размах, отвечает за контроль аэроупругости.
****Весь проект (pdf на английском)
Высота 30 км (100.000 футов) действительно была достигнута. КПД солнечных датчиков превышает 20%. Аппарат может взлететь самостоятельно. Различные формулы последовательно применялись, от "всего солнечного" до гибридных систем, где аппарат несет энергию в аккумуляторах или создает электрическую энергию с помощью водородных топливных элементов.
В середине 90-х годов НАСА начинает программу ERAST (Environmental Research Aircraft and Sensor Technology) с своего испытательного центра Dryden. Исследования и разработки проводятся компанией Aero Vironment, основанной Маккреди.
Первый аппарат - Pathfinder. 30 метров размаха, шесть двигателей. После полета на аккумуляторах он затем летает с использованием солнечных датчиков. Он достиг 17.000 метров высоты в 1995 году, затем 23.000 метров в 1997 году.
Pathfinder: 30 метров размаха, восемь двигателей
Крыло развивает подъемную силу только за счет момента крена, который должен быть сбалансирован. Профиль крыла этого типа эволюционирует. Центральная часть крыла наиболее "несущая" и имеет положительную кривизну. Кончики крыла имеют самостабилизирующий профиль, в виде буквы S, хорошо видный на этом снимке. Эти элементы крыла создают меньшую подъемную силу. Это решение, примененное Маккреди, привело к формуле "без хвоста", на одном летающем крыле, с большим размахом. Многое было рассчитано, возможно, слишком много, на управлении полетом с помощью компьютера.
Вид сбоку Pathfinder, показывающий его диэдр
НАСА переходит к прототипу Centurion (1996-1998), оснащенному четырнадцатью двигателями, размахом семьдесят метров, предназначенным для достижения высоты 100.000 футов (тридцать километров).
**Centurion (1996 - 1998 -). Размах семьдесят метров, четырнадцать электродвигателей. **
Фотография сделана снизу. На задней части профиля четко видны тонкие ребра. Это позволяет предположить, что это испытания квалификации крыла, оценка летных качеств, в отсутствие дорогих солнечных датчиков. Верхняя и нижняя поверхности покрыты тонкой пленкой майлара, как и у предыдущих аппаратов, созданных Маккреди.
Что еще видно?
Видны четырнадцать электродвигателей, работающих, с их двойными винтами диаметром два метра, вероятно, приводимыми от аккумуляторов, предназначенных для относительно коротких полетов. Каждый двигатель развивает 1,5 кВт. Передняя четверть крыла непрозрачная. Там, вероятно, находится основной элемент конструкции, балка. Перед этой балкой продолжение ребер, дополненное легким краем, из пенополистирола (пенопласт, покрытый майларом), как в предыдущих аппаратах.
Как будет видно позже, машина Centurion, оснащенная солнечными датчиками, и все еще с 14 двигателями, была преобразована, добавлением дополнительного центрального элемента, в машину Helios HP01, оснащенную солнечными датчиками, максимально облегченную (1160 кг, нагрузка на крыло 5 кг на квадратный метр), настроенную, чтобы проверить, можно ли достичь очень больших высот благодаря приводу, питаемому исключительно солнечной энергией. Испытание было успешным (30 километров высоты).
Как будет видно позже, версия HP03 была разрушена во время второго полета, и мы увидим, как. Увеличение обломков, плавающих на поверхности, позволяет увидеть балку, имеющую, видимо, цилиндрическую и ребристую форму. Кажется, что Маккреди сосредоточил всю механическую прочность своей машины в этой балке, остальное было просто обшивкой. Когда смотришь на это крыло, с невероятным размахом (соотношение 30), лишённое любого подвеса, можно задуматься, как оно может справиться с явлением аэроупругости. Это явление относительно легко понять. При любом порыве ветра, конец крыла может быть затянут. Местная угол атаки становится выше. Часть крыла поднимается, изгибается. Затем механическая, упругая реакция конструкции, стремящаяся вернуть ее в исходное положение. В результате машина начинает "бить крыльями", и этот момент может усиливаться до разрушения.
Многие авиаконструкторы сталкивались с таким типом неприятностей, на всех типах машин. В начале авиации решение заключалось в подвеске, генерирующей сопротивление. Это было только после улучшения механических качеств внутренней конструкции, что самолеты смогли избавиться от настоящей паутины проводов. В машинах НАСА: никакой подвески. Можно задуматься, может ли сама балка противостоять всем усилиям, связанным с "flutter" крыла. Это кажется трудным.
Существует другой способ справиться с этим явлением: сделать крыло "активным", "умным". В графиках, приведенных ниже, видно, что машина записывает свой "pitch rate" (скорость изменения угла атаки) в градусах в секунду, что является важной данными для управления полетом. Крыло забито (на уровне цилиндрической балки) датчиками, измеряющими угловое ускорение, вращение. Все это передается компьютеру, который предвидит и сразу активирует целый ряд 72 щитков, покрывающих весь задний край (длина единицы: один метр). Эти щитки не только обеспечивают управление креном машины, но и противодействуют тенденции к flutter, к опасному биению крыльев. В английском языке "flutter" означает биение (крыла птицы).
Поворот машины обеспечивается дифференциальной регулировкой мощности, подаваемой на двигатели (в полете: 1,5 кВт на двигатель). Таким образом, не требуется вертикального оперения. Крен автоматически обеспечивается за счет "крена" (внешняя часть крыла при повороте движется медленнее). Скорость машины составляет 38 футов в секунду, то есть 45 км/ч.
Американская авиация столкнулась с этой проблемой десятилетиями, когда она хотела ввести в эксплуатацию свой самый большой военный транспортный самолет (я думаю, это был Lookeed Galaxy). Несмотря на то, что он был рассчитан с максимальной тщательностью, аппарат оказался чувствительным к явлению аэроупругости, взлетел в "биении крыльев". Движение не было значительным: менее одного метра на конце пера. Но эти чередующиеся изгибы были редукционными, приводя к резкому сокращению срока службы крыла из-за усталости материалов.
Существовало два решения:
- Переделать крыло с нуля (слишком дорого)
- Оборудовать его щитками, противодействующими явлению flutter
Второе решение было принято. С того дня американцы получили хорошую практику управления активной геометрией крыла с помощью щитков, контролируемых набором "акселерометров и компьютера". Для читателя будет очевидно, что такое управление не может быть выполнено вручную. Очень чувствительные акселерометры обнаруживают любое локальное изменение угла атаки (или изгиба) и сразу противодействуют этому движению, активируя щитки, поведение, которое никакой человек не сможет обеспечить так быстро. Без мощного бортового компьютера машина Helios (бывший Centurion) просто не могла летать.
Этот аспект значительно ограничивает способность "пилота" такой машины, который может контролировать только "все ли хорошо". Не думайте, что он держит рули непрерывно. Все это работает ... если все было предусмотрено расчетом и должным образом запрограммировано. Однако, в разрушении Helios HP03 мы увидим, что развитие другой формы нестабильности, в тангаже, хотя и предусмотренной, оказалось недооцененной по своим эффектам и скорости ее развития, что система на борту оказалась не в состоянии противостоять вовремя. Если компьютер мог дать соответствующие команды для противодействия началу нестабильности; в первом случае второй "удар" вывел аппарат "из зоны полета", очень быстро. Но я предвожу.
Вернемся к цилиндрической конструкции балки. Эта балка подвергается двум типам усилий:
- Изгиб
- Кручение
В явлении flutter, аэроупругости, балка подвергается усилиям во всех направлениях. Локальное изменение угла атаки, в порыве, вызывает усилие изгиба, в направлении "вверх-вниз". Но локальное изменение сопротивления также генерирует усилия "вперед-назад". Форма цилиндра, кажется, является лучшей для способности выдерживать усилия изгиба во всех направлениях.
Но аэродинамик также знает, что изменение подъемной силы вызывает изменение момента крена (см. мою комикс Aspirisouffle). Это локальное изменение момента приведет к опасным усилиям кручения, особенно если балка очень длинная. Мне кажется, что фотография, на которой видна эта балка, показывает круговые ребра, предназначенные для предотвращения распространения явления выпучивания вдоль этой цилиндрической балки. Конечно, если компьютер не будет там, чтобы мгновенно реагировать на любое вращение крыла, разрушение балки гарантировано.
Балка
На мой взгляд, только полный активный контроль машины позволяет ей летать, и даже противостоять относительно значительным турбулентностям и сдвигам, которые происходят ... на всех высотах. На низких слоях, до, скажем, 5000 метров, а затем, возможно, на высоких высотах, непредсказуемо, даже в этих больших коридорах, образованных струями. На следующем фото видно, что Helios взлетает в погодных условиях, которые далеко не являются абсолютным спокойствием. В момент аварии Helios HP03, посмотрите на другую фотографию, дальше, видно даже образование кучево-дождевых облаков, вдали. Мы также в июне, не в середине зимы, и полет происходит в северном полушарии. Если бы испытания проводились в середине зимы, в более спокойной воздушной массе, они, возможно, не закончились бы так резко и быстро (во втором полете).
Но НАСА не стремится просто к рекорду высоты, достигнутому с помощью Helios HP01, но к разработке машины, которая может работать в любое время, обеспечивая обслуживание в любое время года, во всех широтах, на стратосферных высотах (между 15 и 30 км), с целью непрерывных полетов.
Прототип Centurion затем модифицируется добавлением центрального элемента, увеличивающего размах до 82 метров, все еще с четырнадцатью двигателями. Он становится машиной Helios HPO1, предназначенной для проверки возможности выполнения полетов на очень большой высоте.
Helios, 14 двигателей, настроенный для рекордов высоты (максимально облегченный)
С 62.000 солнечными элементами, 13 августа 2001 года Hélios поднимается на 97.000 футов (30 километров высоты). Это абсолютный рекорд высоты для самолета с крыльями. Ранее более высокие высоты достигались аппаратами с реактивными двигателями (турбореактивными или ракетными двигателями, как X-15) во время баллистических полетов, без участия крыльев в этой фазе миссии.
На этой высоте атмосферное давление не превышает несколько миллибар. Тогда есть два способа обеспечить продолжительный полет:
*- Либо формула Helios, с низкой скоростью, с очень низкой нагрузкой на крыло (на квадратный метр площади крыла) : 5 кг на квадратный метр во время полетов Helios на высокой высоте. Размах 82 метра. Хорда крыла: 8 футов (2,64 метра). Соотношение размаха: 82/2,64 = 31 (....). Площадь крыла 216 квадратных метров. Максимальная толщина 28 см. Край впереди из пенополистирола (расширенный), покрытый тонкой пластиковой пленкой. Вес Helios: 1.160 кг, машина максимально облегченная (вес увеличен до 2.320 кг для Helios HP03, из-за перевозки системы привода с водородными топливными элементами, превышающей одну тонну). Номинальная скорость 38 футов / секунду, то есть 12 м/с или 45 км/ч
*- Либо иметь высокую нагрузку на крыло, но летать в гиперзвуковом режиме (Aurora) *
В 2003 году НАСА рассматривает возможность полетов длительной продолжительности (от одной до двух недель), обеспечивая ночной полет с помощью водородных топливных элементов, на высоте 50.000 футов (16.000 метров), развивающих 18 киловатт. Конфигурация Helios изменяется. Переводится на десять двигателей. Топливный элемент устанавливается в центральной капсуле, а дополнительные баки размещаются на концах крыла (7 кг каждый).
Helios, настроенный для длительных полетов. Стрелки указывают на баки на концах крыла
**Helios HP03 в полете. Обратите внимание на баки на концах крыла. **
Когда аппарат фотографируется сбоку, его диэдр кажется впечатляющим. Но на фотографии выше (где он фотографируется с 3/4 сзади), или ниже (где он почти лицом), видно, что этот диэдр "очень разумный".
Посадка при боковом ветре
Можно подумать, что это соотношение 31 представляет собой абсолютный предел. Да и нет. Helios слишком легкий для того, чтобы выдерживать атмосферные возмущения своей собственной жесткостью. Поэтому его крыло "умное", оснащенное 72 щитками, управляемыми компьютером. Но с большей нагрузкой на крыло, мы обнаруживаем немецкий двухместный ETA (фонетическое произношение греческой буквы эпсилон), соотношение которого достигает ... 51!
Мотопланер ETA, вид сбоку
Качество увеличивается с соотношением. Далее мы обнаружим Stemme с качеством, превышающим 50. Качество ETA достигает 72. То есть, потеряв 1000 метров высоты, он может пролететь за один взмах крыла ... 72 километра!
Мотопланер ETA, с выдвинутым двигателем (Solo 2625 мощностью 64 л.с.)
Размах достигает тридцати метров. Масса при полной нагрузке составляет 950 кг. Максимальная скорость 270 км/ч. Первые полеты в 2008 году. Было построено три ETA. Один был потерян во время испытаний, в повороте. Оба пилота смогли использовать свои парашюты.
2 октября 2010 г.: больше нет французских планеров
. Большинство планеров, летающих в наших центрах, производятся в Германии. Мотопланеры быстро развиваются, по двум причинам. Они позволяют тем, кто их имеет, обойтись без услуг самолета-трактора. Эта двигательная система с поднятым двигателем (одна минута подготовки) позволяет достигать скоростей подъема до 2,5 метров в секунду. Когда двигатель вернулся на место в его гнезде, его присутствие не добавляет никакого дополнительного сопротивления.
M
ais такая скорость подъема не позволит несчастному пилоту выйти из сильного падения, как иногда встречаются в горных полетах и которые часто превышают 5 метров в секунду.
C
e двигатели обеспечивают пилотам дополнительную безопасность, комфорт полета, позволяя избегать чрезмерных рисков, удаляться от "местного ландшафта". Действительно, когда аэрометеорология рушится, когда кучевые облака исчезают, можно всегда включить двигатель и вернуться, избегая "коровы", иногда невозможное в горах.
Менее спортивный, но также менее опасный.
Helios совершит два полета, прежде чем будет уничтожен в полете. Первый, 7 июня 2003 года, и второй, 25 июня. Вот Helios HP03 в подъеме, в день аварии:
Helios в подъеме, во время второго и последнего полета, снятый с вертолета-сопровождения
Скорость подъема 0,5 м / с
Если обратиться к pdf, описывающему проект, можно увидеть, что технология непрерывного полета основывалась на очень простом принципе: днем, электролиз воды, перевозимой на борту, и хранение в виде кислорода и водорода (сжатого). Затем ночью, газы, полученные в результате электролиза, отправляются в топливные элементы, вода производится и снова хранится. В этой идее проблемным элементом является компрессор.
Теоретическая схема работы Helios
Еще проще, чем можно себе представить
Известно, что аппарат был уничтожен в полете. Можно было бы ожидать, что это связано с чрезмерными изгибающими нагрузками, которые крыло испытывало при прохождении через турбулентность и сдвиг. Но, когда мы рассматриваем отчет о происшествии, мы видим, что причина совсем другая. Действительно, при входе в эти турбулентности, крыло приобретает значительный диэдр:
Helios, увеличенный диэдр в турбулентной зоне, начинает свое движение в тангаже
Это не разрушение его балки, а вовлечение в неуправляемое движение в тангаже. Машина подвержена явлению аэроупругости. Когда диэдр становится большим, наличие баков на концах крыла увеличивает момент инерции машины в тангаже. Номинальная скорость полета составляет 38 футов/секунду, то есть около 45 км/ч. Скорость полета "дельта-крыла". Аппарат не предназначен для более высоких скоростей. Его колебание в тангаже приведет к пикам, превышающим 70 км/ч, согласно самописцу полета. Эти скорости вызывают эффект всасывания на элементах переднего края, из пенополистирола, приклеенных, которые сразу отваливаются. То же самое произошло со всем покрытием крыла, включая солнечные панели.
С другой стороны, балка выдерживает. Крыло не было разрушено турбулентностью, сдвигом воздушных масс, а просто раздето из-за сверхскорости, возникшей из-за его нестабильности в тангаже.
Hélios, немного времени до того, как машина разбивается в море
Обломки, плавающие
Отчет о происшествии Helios довольно запутан. На мой взгляд, добавление хвостового оперения достаточно легкого, чтобы не увеличивать момент инерции по тангажу, но достаточно большого, чтобы создать "демпфирование" по отношению к этой нестабильности, было бы решением, которое, по крайней мере, должно было быть рассмотрено. Правда, имя МакКреди не упоминается в этом отчете. Ниже приведено увеличение момента инерции по тангажу машины в зависимости от диэдра.
Сверху, чтение аварии. В середине графика первый рост диэдра, с которым компьютер справляется. Потом, через десять минут (общая продолжительность полета: тридцать минут), новое появление нестабильности. Диэдр превышает 30 футов (десять метров). Машина "начинает бить крыльями" (аэроупругая нестабильность). Быстрые колебания по тангажу (нижняя кривая), затем увеличение скорости более чем на 60 футов в секунду.
Вот, аэродинамические усилия на передних кромках расширяют их, и они отрываются, так же как и обшивка крыла, и через несколько секунд остается только ... длинная балка. Отчет указывает, что "расчеты на компьютере не предполагали, что нестабильность развивалась так быстро и сильно".
В заключение: риски, связанные с эксплуатацией таких машин, не ограничиваются только риском поломки длинной балки из-за порывов ветра. Аэроупругая нестабильность может играть столь же катастрофическую роль.
Покидая область солнечных самолетов, мы можем перейти к электрическим самолетам, которые летают благодаря энергии, хранящейся в аккумуляторах. Это быстро развивающийся рынок. И на этом счету, как кажется, были отмечены решающие моменты. В качестве примера можно привести первый полет французского моноплана в декабре 2007 года:
Мировая первенство во Франции: взлет электрического самолета
23 декабря 2007 года
****Ассоциация по продвижению самолетов с электрическим двигателем
Это мировое первенство, APAME, провела первый полет самолета ELECTRA F-WMDJ, оснащенного электродвигателем мощностью 25 л.с. и литий-полимерными аккумуляторами.
Первый полет состоялся 23 декабря в аэродроме Aspres sur Buëch в Верхних Альпах. В полете в течение 48 минут электрический самолет пролетел 50 км по замкнутому маршруту.
Эта исключительная экспериментальная работа в сфере авиации отдыха позволяет предложить новую альтернативу текущим двигателям внутреннего сгорания для самолетов, требующих мощности от 15 до 50 л.с.
Характеристики самолета:
Одноместный Размах: 9 м Длина: 7 м Масса без аккумуляторов: 134 кг Максимальная масса при взлете: 265 кг Скорость крейсерского полета: 90 км/ч Крейсерская эффективность: 13 Конструкция из дерева и ткани Характеристики электрической тяговой установки:
Двигатель постоянного тока типа "brush" промышленного назначения мощностью 18 кВт (25 л.с.) Специально разработанная электроника мощности Батареи литий-полимерные (общая масса: 47 кг) Регулируемая на земле винтовая ARPLAST, адаптированная к этой тяге Панель приборов, управление мощностью, шасси, фланец двигателя и т.д., разработанные и изготовленные специально для этого самолета О APAME: Недавно созданная ассоциация в 2007 году под председательством Анны Лавранд, APAME направлена на продвижение концепции, строительства и использования самолетов с электрическим двигателем. Она имела амбициозный проект по разработке небольшого электрического самолета. В августе прошлого года APAME уже провела "тихий полет" на УЛМ ( ).
Свяжитесь с APAME Тел.: 04 92 57 99 40 Факс: 04 92 57 99 41 Сайт интернета:
Это мировое первенство, APAME, провела первый полет самолета ELECTRA F-WMDJ, оснащенного электродвигателем мощностью 25 л.с. и литий-полимерными аккумуляторами.
Первый полет состоялся 23 декабря в аэродроме Aspres sur Buëch в Верхних Альпах. В полете в течение 48 минут электрический самолет пролетел 50 км по замкнутому маршруту.
Эта исключительная экспериментальная работа в сфере авиации отдыха позволяет предложить новую альтернативу текущим двигателям внутреннего сгорания для самолетов, требующих мощности от 15 до 50 л.с.
Характеристики самолета:
Одноместный Размах: 9 м Длина: 7 м Масса без аккумуляторов: 134 кг Максимальная масса при взлете: 265 кг Скорость крейсерского полета: 90 км/ч Крейсерская эффективность: 13 Конструкция из дерева и ткани Характеристики электрической тяговой установки:
Двигатель постоянного тока типа "brush" промышленного назначения мощностью 18 кВт (25 л.с.) Специально разработанная электроника мощности Батареи литий-полимерные (общая масса: 47 кг) Регулируемая на земле винтовая ARPLAST, адаптированная к этой тяге Панель приборов, управление мощностью, шасси, фланец двигателя и т.д., разработанные и изготовленные специально для этого самолета О APAME: Недавно созданная ассоциация в 2007 году под председательством Анны Лавранд, APAME направлена на продвижение концепции, строительства и использования самолетов с электрическим двигателем. Она имела амбициозный проект по разработке небольшого электрического самолета. В августе прошлого года APAME уже провела "тихий полет" на УЛМ ( ).
Свяжитесь с APAME Тел.: 04 92 57 99 40 Факс: 04 92 57 99 41 Сайт интернета:
Одноместный, 25 лошадиных сил, 48 минут и 50 км по замкнутому маршруту на 90 км/ч ---
Первый полностью электрический самолет для туризма, который можно купить, это... англо-китайский
http://www.avem.fr/actualite-le-premier-avion-electrique-commercialise-en-2010-874.html
**Yuneec E 430 - двухместный, с очень хорошо продуманной аэродинамикой. **
Крыло имеет большую удлиненность, что снижает сопротивление.
Большая удлиненность (более, чем с винглетами), но совместимая с удобным размещением в ангаре
Что интересно, это производительность по времени полета, с двумя пассажирами, с максимальной скоростью 90 км/ч:
Два часа
Цена, заявленная: 65.000 евро, что не является чрезмерным для двухместного самолета для туризма. Он производится в Китае, но не может быть продан там. Дело в том, что китайское небо не открыто для авиации отдыха.
Здесь мы находимся в диапазоне использования небольшого самолета для отдыха, который может использоваться для учебных целей и местных полетов. Его линии и большая удлиненность, в отличие от Cri Cri с двигателем, придают аппарату вид мотопланера (двигатель с пониженной мощностью или трехлопастная винтовая шестерня, которая просто развевается). Он, конечно, взлетает своими силами.
Оценка, сделанная Жан-Люком Суллиером
: "Мы находимся в классе 450 кг максимального веса (международный класс ULM для двухместных). Примерно 120 кг машины, 150 кг пассажиров, 180 кг аккумуляторов, вероятно, литий-полимерные, с емкостью 0,2 кВт·ч на килограмм. 18 кВт средней мощности достаточно, чтобы летать этим мотопланером. Отсюда 2 часа автономности.
Мне кажется, что в области мотопланеров есть будущее, возможно, с использованием солнечных датчиков для подачи энергии. По части привода, думают о Rolls мотопланеров, машине немецкой, Stemme S10, где винт может полностью убираться в капоте спереди и раскрываться под действием центробежной силы.
**Stemme S10, лучший мотопланер в мире. Двухместный, с винтом, который можно убирать. Двигатель мощностью 85 кВт (тепловой) находится под крылом. Видно отверстие для воздуха, открытое. Электрически убирающееся шасси. Максимальная скорость 270 км/ч, удлинение: 30. Размах: ... 23 метра! Съемный и транспортируемый на прицепе. Эффективность выше ... пятидесяти. **
Полный бак, пройденное расстояние превышает ... тысячу километров. Но грузоподъемность в мини-багажнике остается ... символической (зубная щетка и пижама для двоих). Здесь видео, показывающее
Согласно моему другу Жаку, у которого есть один (я также летал на этой машине, базирующейся в Виноне), идея сочетания убирающегося винта, отличных характеристик как планера, электрической тяги и солнечных датчиков, представляет интересную формулу. Как и ETA, Stemme может взлететь самостоятельно (но ему нужно хорошее поле! Его вертикальная скорость остается низкой). Это позволяет пользователю избежать необходимости использовать тягач.
Мой друг Жак Легланд, истинный пилот планера, использует свой двигатель только для взлета. Но в воздухе могут встречаться зоны, где происходит падение, и я помню, что после поворота над ущельями Вердона, нам пришлось включить двигатель, чтобы вернуться на аэродром с хорошим запасом безопасности.
Преимущество Stemme по сравнению со всеми другими мотопланерами, у которых винт, складывается во время планирования, установлен на стойке, в своем заднем отсеке и поднимается (см. фото ETA под двигателем выше), в том, что если двигатель задерживается с запуском, винт, который в случае Stemme раскрывается только под действием центробежной силы, сразу складывается в отсеке, ожидая нового запуска. В это время аппарат сохраняет свои характеристики по эффективности и скорости падения (вертикальная скорость). Но как только мотопланер, у которого винт на стойке, выдвигает тягу, необходимо, чтобы она запустилась быстро, иначе этот комплект, создающий сильное сопротивление, ухудшает его характеристики, и "лечение" ухудшает "состояние".
По сути, по словам тех, кто их использует, редко случаются ситуации, когда пилот мотопланера может выйти из очень плохой ситуации, включив двигатель, если он попал в сильное падение в горах. Скорость подъема (2,5 м/с) слишком мала.
Задача: пересечение Атлантики с электрическим самолетом: Давид против Голиафа
В сфере электрических самолетов никто не знает о проекте, который получил широкую огласку и сильную поддержку Бернада Пиккара, под названием Solar Impulse. Проведя исследование, я наткнулся на видео, которое представляет два совершенно разных проекта: проект Пиккара и проект Жана-Люка Суллиера, который, в свою очередь, не имеет спонсоров и не освещается в СМИ. Я предлагаю своим читателям сначала взглянуть на это короткое репортаж, представленный на выставке, где присутствовала одна из работ Суллиера, Cri Cri, приводимый двумя электродвигателями, и макет Solar Impulse команды Пиккара.
Репортаж Euronews о солнечной авиации на выставке исследований и инноваций
Начнем с проекта Пиккара. Как известно, огромный бюджет, 65 сотрудников, работающих полный рабочий день в течение нескольких лет, сильная спонсорская поддержка, значительная медиа-кампания. Здесь, кажется, изображение исходного проекта, более амбициозного, предполагающего кругосветное путешествие без остановок, с самолетом, очевидно, двухместным.
Исходный проект Бернада Пиккара, двухместный, отмененный
Американская компания, приведшая к машинам, таким как Helios, упомянута выше. Общая черта: медленная скорость, поэтому длительный полет (бесконечный для потомков Helios, спроектированных как платформы наблюдения без пилота, летающие гораздо выше высот, соответствующих коммерческим авиалиниям, что позволяет им избежать метеорологических возмущений, происходящих в нижних слоях).
Скорость Helios: 45 км/ч. На экваторе, на периферии Земли: 40.000 км. То есть порядка 1000 часов для полета вокруг Земли на этой широте: более чем месяц. Меньше, на более высокой широте.
Скорость машин Пиккара: 70 км/ч. На средней широте кругосветное путешествие без остановок составляет три недели. Следовательно, необходимо предусмотреть жизнь двух человек в течение всего этого времени в кабине, которая должна быть отапливаемой и герметичной. Столь же осуществимо было в капсуле, отправленной воздушным шаром, где подъемная сила сочетала использование гелия и работу воздушного шара с баллонами пропана, но такая формула была бы слишком тяжелой для солнечного самолета.
Бернар Пиккар, врач-психиатр и аэронавт
(Пионер "дельтавидных" крыльев, чемпион Европы по акробатике)
Взгляните на (замечательное) достижение, совершенное парой Бернар Пиккар - Брайан Джонс, завершившее кругосветное путешествие на воздушном шаре в 1999 году (40.000 км, пройденных за 17 дней).
Breitling Orbiter III. 18.000 кубометров гелия
Это достижение, как и первый подъем на Эверест, не приведет к созданию регулярных услуг воздушных шаров для туристов. Управление воздушным шаром осуществляется путем поиска благоприятных воздушных потоков, относительно их направления и интенсивности. Можно сказать, что настоящий пилот Breitling Orbiter III остался ... на земле. Это координатор службы метеорологии. Использование пассатов позволило воздушному шару достигать скорости 250 км/ч в "скорости по земле".
Аэродинамическая структура все еще очень сложна, состоит из слоев, где направление ветра меняется. Я помню полет на воздушном шаре, где, регулируя высоту, можно было чередовать утренний ветер, слегка поднимающийся, связанный с нагревом склона холма, освещенного солнцем, направленный в общем направлении на север, с высоким ветром, дующим на юго-запад. Используя эти два воздушных потока и чередуя высоты, было возможно приблизиться к удобному месту.
Помните, что этот комбинированный воздушный шар с гелием - воздушный шар имеет высоту 55 метров и весит 8 тонн при взлете. Он перевозит модуль для двух человек, питаемый солнечными батареями. Спонсором является производитель часов Breitling, который выделил на этот проект три миллиона евро. Для него это станет фантастической рекламной кампанией.
Повторить кругосветное "солнечное" путешествие ставило проблемы с весом, которые невозможно было решить. Пиккар поэтому перешел к более скромному проекту: удерживать в воздухе самолет, использующий только солнечную энергию, в течение одного дня и ночи, что предполагает хранение части энергии, собранной днем, в аккумуляторах, чтобы обеспечить полет ночью. Это уже было выполнено в 2005 году с беспилотным аппаратом, размахом пять метров, разработанным
**Алан Коккони ( AC Propulsion ) **
В 2005 году Алан Коккони успешно осуществил полет этой модели длиной 5 метров в течение 48 часов без перерыва с дневной зарядкой бортовой батареи для обеспечения ночного полета
Ранее Алан Коккони фокусировался на рекорде скорости электромобиля весом менее 1000 килограммов
**"Белая молния" Альана Коккони. 400 км/ч в 1997 году. **
Просто отступление: рубеж в 100 км/ч (который был в то время абсолютной скоростью, достигнутой человеком) был пройден в 1899 году электромобилем "Jamais Content". Таким образом, за столетие скорость увеличилась в четыре раза.
Jamais Content, Бельгия Камилл Женатси, 105 км/ч в 1899 году, вес 1 тонна, 68 л.с.
Женатси и другие боролись на рынке "электрических фургонов", которые быстро были вытеснены с рынка с появлением двигателя внутреннего сгорания.
Вернемся к проекту Пиккара. Он и его большая команда направляются к одноместному четырехмоторному самолету, с непрессурированной кабиной, предназначенным для высоты полета, не превышающей 8500 метров. Не обеспечивается сопротивление крыла на флаттере с помощью контролируемого управления 72 клапанами, управляемых компьютером, как в Helios (удлинение 32). Здесь удлинение более умеренное, похожее на планеры 5 20 и более). Толстый длинный брус (который определяет толщину крыла) обеспечивает жесткость.
Одноместная версия проекта Пиккара
Если не считать фантастической медиа-кампании, связанной с большим бюджетом на коммуникации, этот полет не представляет ничего особенного. Прорыв в солнечном полете уже был достигнут в 1981 году Полом МакКреди с его Solar Challenger, развивающим 2,5 кВт, то есть чуть больше 3 лошадиных сил (одна лошадиная сила равна 736 ватт), способным летать 5 часов в воздухе и покрывать сотни километров. Самолет англо-китайский, представленный выше, является его продолжением. .
Solar Challenger Пола МакКреди
Сбоку
**Solar Challenger, вид сверху, во время пересечения Ла-Манша. **
Достижение, которое Пиккар стремится превзойти, это полет в течение трех дней и трех ночей, со скоростью 70 км/ч, все еще в одноместном варианте, с герметичной кабиной, представляющим 5000 километров, что позволяет совершить пересечение океана. За этим, команда Пиккара планирует кругосветное путешествие, с множеством остановок, поскольку трудно потребовать от человека управлять такой машиной в течение более 72 часов подряд: смена пилота на каждой остановке.
Жан-Люк Суллиер выступил с проектом "Искра", кри-кри, оснащенным двигателями, который служил для испытаний.
Жан-Люк Суллиер, 58 лет, сидит за штурвалом Cri Cri MC15E, с электродвигателями
Человек скромный, можно сказать, незаметный. Он ездит на старом автомобиле, избегает внимания. Я не смог получить от него хорошую фотографию и вынужден был найти эту, переписав ее из видео, представленного выше, увеличив и отредактировав.
Нет спонсоров. Он финансировал все своими собственными средствами, на сумму 200 000 евро, постепенно тратя свои сбережения пилота на коммерческие рейсы. Его первая работа заключалась, с помощью своего конструктора, в том, чтобы превратить знаменитый и миниатюрный Cri Cri, созданный в 1973 году Микелем Коломбаном, в электродвигатели.
Классический Cri Cri, оснащенный двумя двигателями по 15 лошадиных сил (22 киловатта)
Сотни экземпляров в эксплуатации по всему миру
В полетеhttp://video.google.fr/videosearch?q=Cri+Cri&oe=utf-8&rls=org.mozilla:fr:official&client=firefox-a&um=1&ie=UTF-8&ei=Bjx4StnMCc-i_QaWqKmKBg&sa=X&oi=video_result_group&ct=title&resnum=8#
Пять метров размаха. Скорость полета 220 км/ч. Вес без нагрузки (70 кг): легче, чем его полезная нагрузка, пилот. Коломбан создал этот аппарат, способный выполнять акробатические фигуры ( + 4,5 g, - 2,5 g ). Он сам испытал крыло на усталость, подвергнув его 100 миллионам циклов изгиба, используя эксцентрик, приводимый в действие дрелью.
Вот аппарат, модифицированный Суллиером, оснащенный двумя электродвигателями по 15 киловатт.
Электрический Cri Cri, оснащенный двумя электродвигателями. Передняя часть была изменена для размещения аккумуляторов.
Автономность: 45 минут, с 45 кг литий-полимерных аккумуляторов
Существует несколько типов литиевых аккумуляторов. В литий-полимерных аккумуляторах электролит содержится в геле. Доступные и установленные на электрическом Cri Cri аккумуляторы имеют ограниченную емкость, 0,2 кВт·ч на килограмм веса.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Accumulateur_lithium
Каждый двигатель питается своим собственным комплектом аккумуляторов, чтобы повысить безопасность. Электрическая тяга устраняет паразитные следы от выхлопной трубы, свечей зажигания, цилиндров, что снижает сопротивление на 45%. Если оба двигателя могут развивать 30 кВт, "железный сорок" может летать с 10 кВт, что дает общую автономность 45 минут, учитывая 15-минутный запас при процедурах посадки. Испытания в процессе.
**Один из двух электродвигателей электрического Cri Cri, без кожуха. **
Справа - двигатель сам по себе. Слева - конденсатор. В центре - система, преобразующая постоянный ток, поступающий от аккумуляторов, в "переменный ток", трехфазный (на самом деле в виде импульсов).
Первый полет электрического Cri-Cri
Жан-Люк Суллиер за штурвалом:
Первый взлет, 8 сентября 2009 года, Жан-Люк Суллиер за штурвалом
Эти удивительные сумасшедшие летчики, в их странных машинах
В полете, снятый Филиппом Лейнаудом, с вертолета, управляемого Даниэлем Мишо ---
2 октября 2010 года: Обновление
На приведенных выше фотографиях можно заметить недостаток конструкции, который заставил Суллиера отказаться от этой формулы (см. ниже). Система электрической тяги требует мощного охлаждения. Однако в этой формуле Cri-Cri охлаждение обеспечивается двумя входами воздуха, расположенными на двух капотах винтов, спереди. Он работает только тогда, когда аппарат движется* и запрещает стояние, необходимое для тестирования тяги перед взлетом. *
Cri Cri был создан в начале 70-х годов. С тех пор были достигнуты значительные успехи в области материалов, что привело к улучшению аэродинамических характеристик, уменьшению веса. Углеродное волокно заменяет традиционный легкий сплав. Самолет, иллюстрирующий эти успехи, например, Quickie.
В 1977 году Том Джеветт, Джин Шиан и знаменитый Берт Рутан создали Quickie, одноместный, 5 метров размахом, 200 км/ч, нагрузка на крыло 45 кг на квадратный метр. Общий вес 200 кг. Расстояние, которое можно преодолеть на 175 км/ч: 950 км. Сконструировано 3000 экземпляров.
**Quickie **
Расположение шасси, неретрактируемого, позволяет минимизировать сопротивление (нет ног шасси) **Максимальный эффект земли при посадке. **
Фактически существует множество маленьких одноместных самолетов, использующих передовые технологии и предлагающих заметные характеристики.
Арнольд AR5, 340 км/ч с всего 65 лошадиными силами
Французский аппарат, также "все углеродное волокно", LH10, двухместный с трехлопастным винтом и поршневым двигателем Rotax, 100 л.с., охлаждаемый воздухом, недавно был представлен. Только переднее шасси убирается.
LH - 10 от LH Aviation. Самолет в комплекте за 100.000 евро
Расстояние, которое можно преодолеть: 1480 км. Скорость: 340 км/ч. Только переднее шасси убирается. ---
Проект Sunbird (птица-солнце)
Это ... воображаемый проект, вдохновленный аппаратом с размахом 5 метров, созданным Аланом Коккони, который оказался способным летать 48 часов в 2005 году, летая ночью, используя накопленную днем энергию.
Удвоив его размах и увеличив его до 8-10 метров, можно создать аппарат такого же типа, способный облететь Землю и даже ... летать бесконечно. Но вместо того, чтобы быть усеянным логотипами брендов, летать за счет долларов, евро, швейцарских франков, он будет просто международным, финансируемым анонимами, и несущим надежды жителей Земли в использовании солнечной энергии. Этот проект будет иметь очень низкую стоимость. Лично я думал об этом более чем за десять лет. Аппарат может быть отслеживаемым, управляемым и поддерживаемым всеми странами, через которые он пролетает, отправляя изображения земли с мини-камерой, ориентируемой. Во время его прохождения на низкой высоте его можно будет обнаружить с помощью радаров (установив на борту радарный ответчик в виде трех перпендикулярных металлических плоскостей), освещать и снимать. То же самое днем, во время его подъема, или ночью, когда он спускается. Самолеты авиалиний могут пересекать его, и пассажиры могут увидеть это Солнечное Птица.
*Самый подходящий для реализации такого проекта является сам Алан Коккони, благодаря своему опыту. Возможно, он уже думал об этом? * ---
В заключение этого обзора, упомянем удивительную машину, работающую исключительно на солнечной энергии, использующую самые передовые технологии нанотехнологий, превращающую углекислый газ в свободный кислород и углерод, без какого-либо загрязнения, с интересными последствиями для фиксации почв, синтеза биоразлагаемых строительных материалов, регулирования климата, питания, здоровья, поддержания биоразнообразия. Эта машина использует на пределе возможности, предоставляемые нанотехнологиями, и, кроме того, ... самовоспроизводится:
Вернуться вверх этой страницы, важный доклад о электрическом самолете в целом ---
2 октября 2010 года: Обновление
Электрический самолет для Жана-Люка Суллиера - это реализация мечты, которая длилась двадцать лет. Это далеко не любитель в аэронавтике. Профессиональный пилот, он летал на всех возможных машинах. Он был инструктором, сейчас является пилотом средней дальности B757 для грузоперевозок. У него также значительный опыт как пилота вертолета, водного самолета, пилота ледников, и общее количество часов полета составляет 14.000. В течение десятилетий он работал над восстановлением и ремонтом, для музеев или клубов, или частных лиц, около двух десятков самых разных летающих машин, от антиквариата, превращенного в национальное достояние, до истребителей МиГ-21, извлеченных из чешской авиации.
Упрямый, как тридцать шесть ослов, не разочарованный в проблемах перегрева с его первой тягой, он переходит к одному двигателю.
Нет, это не он. Я ошибся с изображением...
Новый малыш. Видны вентиляционные отверстия по обе стороны крышки винта. Сделано в Винон
Самолет был спроектирован Микелем Коломбани, изготовлен (каркас) Жаком Лабруссом. Моторная модификация Лин-Люк Сулиер
Самолет весит 200 кг, максимальный взлетный вес (MTOW)
Это в настоящее время самый эффективный электрический летающий аппарат с пилотом . Проект первой почтовой связи Монака-Ницца (то есть международный )
Почтовая марка, выпущенная в рамках этой аэрофилателистической операции
В ожидании многих соревнований в 2011 году, первый полет в Винон, с часом полета:
**Первый взлет в Винон, после хорошего стационарного положения. **
Эти замечательные сумасшедшие летчики, в их странных машинах....
Следить за этим ---