一架新的或經過改裝的現有客機,例如一架波音737,是否可以完全由太陽能提供動力,並進行航空燃料飛機的正常飛行?
一架新的或經過改裝的現有客機,例如一架波音737,是否可以完全由太陽能提供動力,並進行航空燃料飛機的正常飛行?
簡短答案:否
長答案:否。看看太陽能脈衝項目,這是其中一些最好的太陽能技術,而且幾乎沒有能夠非常緩慢地運載一個人。如果乘坐一架客機,將其覆蓋在可用的最佳太陽能電池中,然後將其連接至可用的最佳電動發動機,它甚至可能無法滑行。
這裡有些科學:地球上太陽的最大能量密度約為1300瓦/米平方。大約有30%的氣體在大氣中損失,因此,您在地球表面獲得的最佳能量約為900 W / m2。例如,波音737的機翼面積為102平方米,相當於撞擊機翼的太陽能量約為90000瓦(90KW)。我們將太陽能轉換為電能的最佳功率轉換約為10%,因此,從737太陽能電池陣列中最多可獲得9KW的功率。正如我們從這個答案中看到的,將747飛機送入空中需要90兆瓦(兆瓦)的功率,假定將737飛機送入空中需要大約1/3或30MW或30000KW的功率。空氣,那麼該陣列將僅產生所需電能的0.3%,這是在最強的陽光下最好的情況。如果是陰天或晚上,您將完全不走運。
任何基於當前電池技術的解決方案都在此處解決,在這一點上非常不可行。
從理論上講,太陽能客機不可能與噴氣a1客機一樣好,這是因為即使您100%轉換為電能,來自太陽的能量也不足夠。如果電池技術要比液體燃料更好地達到其能量密度的數量級,那麼就可以了,這還有很長的路要走,目前實驗室概念中最好的電池約為密度的1/5。液體燃料。一旦電池到達那裡,太陽能便可以為飛行充電。實際上,太陽能可用於以二氧化碳和環境中其他元素的可再生方式製造液體燃料。生物燃料是太陽能,但是如果不從人們的食物中拿走食物,我們就不能在燃料使用上大打折扣,我個人更願意吃!
要覆蓋當前設計的太陽能電池客機並將其連接到電動發動機上,風扇將無法運轉。曾經出於以下原因,請閱讀@GdD的出色答案。它已經發展並適應了各種可能性。客機也有同樣的事情發生。現在讓我們看看有什麼可能。在這裡回顧一下歷史發展是有道理的,因為早期的開拓者也有非常重型和低功率的發動機可以使用,而且他們仍然可以穿越大西洋。
第一次飛越大西洋是由齊柏林飛艇的機組人員在1918年計劃的,但是德國政府禁止他們飛行。因此,它在1919年落到了齊柏林飛艇的英國副本 R-34上,可以在兩個方向上穿越大西洋。它有5台發動機,每台270 hp,相當於1006.7 kW。長度為196 m,最大直徑為24 m,可用於太陽能電池的表面積約為3000m²,如果我們假設太陽能電池的效率為 40%且無污染,則該面積將提供足夠的功率。天氣。當然,雲層覆蓋,較低的太陽高度,尤其是傍晚會導致電池輸出的功率大大降低。如果我們做出英勇的假設,即太陽能電池的重量與現代建築技術所能減輕的重量一樣多,那麼由太陽能驅動的,穿越大西洋的飛艇是很現實的。但這不能載很多乘客,而且會很慢。
現在到比航空重的部門了。同年阿爾科克和惠特布朗飛越大西洋的 Vickers Vimy機翼載荷為40 kg /m²。如果我們使用具有相同機翼載荷的高縱橫比支撐機翼,則非常輕巧且高效的飛機是可能的。覆蓋高效太陽能電池的機翼可提供10 W / kg的功率負載,電池效率為45%。我們能以多快的速度飛行?假設L / D為30,推進效率為90%,那麼每千克飛機有270 W的推進功率。 飛行所需的最小功率為$$ P_ {min} = m \ cdot g \ cdot \ frac {c_D} {c_L} \ cdot \ sqrt {\ frac {2 \ cdot m \ cdot g } {\ rho \ cdot S \ cdot c_L}} $$並用相對術語和海平面的具體值表示:$$ 270 W / kg = 9.80665 \ cdot 30 \ cdot \ sqrt {\ frac {2 \ cdot 9.80665} {1.225 \ cdot 40 \ cdot c_L}} $$產生提升係數$ c_L $ = 0.475。這實際上是相當低的,對應的飛行速度為28.73 m / s或55.8 kts,接近Vimy的最大射程速度。覆蓋拉瓜迪亞機場和希思羅機場( 2993 nm)的飛行距離將花費53.6小時或兩天又五小時的0.5小時。
如果不落日,太陽客機將不會不可能-看看具有相似規格的現有太陽能飛機設計。假定的高效率甚至允許攜帶一些有效載荷,但是整個概念僅在陽光明媚時才有效。為了掩蓋黑暗的時刻,必須隨身攜帶電池,然後必須犧牲掉整個有效載荷來攜帶電池。
我的回答是:如果您乘坐飛艇越過大西洋,可能會在一個不太遙遠的未來。只有在夜間攜帶超高效電池來滿足電力需求的情況下,才有可能在合理的時間內在太陽能飛機上橫穿飛機,並且在結實的飛機上也可以在不利的天氣下飛行。這是目前的純科幻小說。
是的。請注意,您的問題並未指定出行的頻率。並將其轉變成適合用作噴氣燃料的東西。
根據GdD回答的數字,飛機在兩次飛行之間必須坐好幾年。
此問題未指定太陽能電池板是否已連接至飛機。如果將波音飛機限制在其自身的表面積上,則以上答案足以解釋NO>
否則,如果未將太陽能電池板連接到飛機,則為YES。具有激光功率。參見此處>
https://www.nasa.gov/centers/marshall/news/news/releases/2003/03-180.html
大多數答案都假設必須將太陽能量停留在飛機本身上,但是那裡沒有足夠的面積。但是為什麼呢?
可以使用巨大的地面太陽能電池將水分解為氧氣和氫氣。或僅使用水力發電-河流由太陽驅動。 氫動力飛機存在。到2020年左右,可能會建造大型商用氫飛機。
是的!可以做到的。
我距離世界上第一座核反應堆僅10英里。記得美國在短短40年間就從發現放射性變成了核彈,這是一個驚人的想法。今天看來不可能的是20年內在沃爾瑪不到20美元。
我可以看到,比空氣混合動力飛艇/飛翼式結構更重的結構可以滿足所有要求,而混合機體將具有比傳統客機更大的表面積。我預計它將在未來50年內完成-但將需要在目前的慣例之外思考一下客機的外觀。
與非關鍵貨運或短途B737市場(主要在500-600mi以下)競爭。
哥廷根大批量採購低空速機翼
波音概念
我會說是的,但那不是太陽能電池板直接為風扇供電的那種類型。這將需要一堆最好的和最輕的可充電電池,並且整個飛機都必須用面板上的棍子覆蓋,充其量只能降低電池的放電速度。如果您僅使用管道風扇而不是渦輪噴氣發動機,則最高速度可能僅為400 kph,但這仍然很酷。如果這意味著化石燃料燃燒的大幅度下降,我個人很高興飛行時間可以延長兩倍。