Avion solaire

Les avions solaires sont alimentés électriquement par des cellules solaires et des moteurs électriques et appartiennent donc à la classe des avions électriques . Puisqu'ils tirent leur énergie exclusivement du rayonnement solaire , ils n'ont besoin d'aucun combustible fossile et ne provoquent donc aucune émission (émissions polluantes) en fonctionnement . Les avions solaires sont particulièrement efficaces à haute altitude, où le rayonnement solaire est moins atténué par l' atmosphère terrestre et aucune ombre des nuages ​​n'est possible. Vous devez ponter la batterie ( accumulateur ).

Le premier avion solaire, le Sunrise-I, a décollé en Californie en 1974 .

Utilisations possibles

Plusieurs domaines de responsabilité sont envisageables à l'avenir. Par exemple, des avions solaires sans pilote doivent être utilisés, entre autres. être utilisé à long terme comme plate - forme de communication , pour la surveillance des frontières, comme avion de surveillance et de soutien en cas d' incendie de forêt et pour l'agriculture de précision .

Selon la durabilité des composants du système et le rayonnement solaire sur le lieu d'utilisation, les avions solaires peuvent être utilisés en continu pendant des mois, voire des années, et en même temps fonctionner à de grandes hauteurs au-dessus du plafond de service des avions conventionnels. Ils pourraient ainsi servir de complément à moindre coût aux satellites stationnés à plus basse altitude . Contrairement aux satellites, les avions solaires peuvent être déplacés librement et ne sont pas limités à une orbite spécifique . Cependant, la construction d' avions de grande capacité à énergie solaire est peu probable, même si des cellules solaires extrêmement puissantes sont disponibles, car il n'y a pas assez d'espace disponible sur ces avions pour suffisamment de cellules solaires.

Avion solaire Helios

Exemples

Pingouin Gossamer

Pingouin Gossamer

Le Gossamer Penguin était basé sur l' avion à propulsion musculaire Gossamer Albatross . Le premier vol a eu lieu le 7 avril 1980. Le premier vol à énergie solaire a suivi le 18 mai 1980.

Challenger solaire

Le Solar Challenger était un avion solaire de la société AeroVironment de Paul MacCready , qui a été construit comme un successeur amélioré du Gossamer Penguin . L' avion à propulsion purement photovoltaïque a effectué son premier vol le 6 novembre 1980. Le 7 juillet 1981, Steve Ptacek a volé de Corneille-en-Verin près de Paris à la base aérienne RAF Manston en Angleterre sur un vol record de 262 kilomètres, traversant la Manche .

Icaré II

Icaré II

Icaré II est un projet d'avion solaire allemand de l' Université de Stuttgart de 1996, le 7 juillet 1996 Icaré a remporté le concours Berblinger de la ville d'Ulm.

Éclaireur (Plus) - Centurion - Helios

Éclaireur

Éclaireur

Pathfinder a été développé pour un programme secret aux États-Unis au début des années 1980. Après quelques vols, il a été constaté que la technologie n'était pas encore adaptée aux jours de vols à l'énergie solaire. En conséquence, Pathfinder a été mis en veilleuse. En 1993, il a été préparé à voler à nouveau par la Ballistic Missile Defence Organisation et en 1994, il a été remis à la NASA pour son programme ERAST ( Environmental Research Aircraft and Sensor Technology ), qui visait à développer des véhicules aériens sans pilote.

Le 11 septembre 1995, un premier record du monde d'avions à énergie solaire a été établi lorsqu'une altitude de 15 240 m (50 000 pi) a été atteinte en 12 heures de vol. Le 7 juillet 1997, ce record a été porté à 21 802 m (71 530 pi). C'était le record du monde des avions à hélices et des avions solaires. En 1998, le Pathfinder Plus a émergé de Pathfinder .

Éclaireur Plus

Spécifications techniques:

  • Portée : 29,5 m
  • Longueur : 3,6 m
  • Masse : 252 kg
  • Charge utile : 45 kg
  • Vitesse : environ 27-32 km/h (17-20 mph )
  • Puissance nominale des cellules solaires : 7,5 kW
  • Entraînement : 6 moteurs électriques avec un maximum de 1,5 kW chacun
  • Fabricant : AeroVironment, Inc., Monrovia (Californie)

Centurion

Centurion est un développement ultérieur du Pathfinder Plus .

  • Envergure : 62,8 m (206 pi)
  • 14 moteurs électriques
  • Cellules solaires d'une puissance allant jusqu'à 31 kW
  • Vitesse : environ 27–33 km/h (15–18 nœuds )
  • Début des travaux : 10 février 1997
  • Premier vol : 10 novembre 1998

À partir de janvier 1999, l'avion a été converti en prototype Helios .

Hélios

Hélios

Nommé d'après le dieu solaire du même nom dans la mythologie grecque , Helios était un avion léger sans pilote développé par la NASA et la société californienne AeroVironment . Avec cet avion, il a été possible le 14 août 2001 au-dessus d' Hawaï de battre le record du monde d'avions non propulsés par fusée. Avec une hauteur de 29 524 mètres en vol horizontal, le record vieux de près de 25 ans de 25 929 mètres d'un avion espion SR-71 Blackbird a été dépassé. Ce type d'avion devrait représenter une alternative aux satellites ou être utilisé pour des missions de recherche à très haute altitude.

Les premiers vols d'essai ont eu lieu en septembre 1999 avec un fonctionnement sur batterie. Le dernier vol record n'utilisait que l'énergie solaire, ce qui explique la plage des informations de poids. La montée a duré environ six heures.

L'avion de 580 kg était propulsé par 14 moteurs électriques. L'envergure était de 75,3 mètres, soit 10,9 mètres de plus que celle d'un Boeing 747-400.

Près de 66 000 cellules solaires hautes performances de SunPower avec un rendement de 22 % ont été montées à la surface de l'aile et ont fourni 30 kW d'énergie électrique avec un rayonnement solaire complet. Le prix des cellules solaires utilisées était d'un peu moins de 9 millions de dollars. La vitesse de vol était d'environ 30 à 50 km/h.

Helios s'est écrasé le 26 juin 2003 près d'Hawaï dans le Pacifique. La NASA cite un problème avec le contrôle de l'avion et les dommages structurels qui en résultent comme cause de l'accident .

Spécifications techniques:

  • Portée : 75,3 m
  • Longueur : 3,7 m
  • Masse : 600 à 929 kg
  • Vitesse : environ 30 à 43 km/h (19-27 mph), 274 km/h ou 170 mph en altitude maximale
  • Entraînement : 14 moteurs électriques avec un maximum de 1,5 kW chacun

Solaire

Solaire I.

Solair I est un projet d'avion solaire allemand de 1980 basé sur l'avion de la série Canard 2FL . Il a été conçu et construit par Günther Rochelt .

Solaire II

Solair II , le successeur de Solair I, a commencé en tant que projet en 1996 dans le but de développer et de construire un avion solaire qui a une valeur utilitaire plus élevée que son prédécesseur. Il était basé sur la construction de planeurs . Solair II a une unité de queue en V avec une hélice à l'extrémité de chaque aileron pour la propulsion. L'avion a été fabriqué dans une construction sandwich demi-coque avec des noyaux en nid d'abeille. Il peut démarrer automatiquement avec des batteries chargées . 755 watts de puissance d'entraînement sont nécessaires pour le vol rectiligne.

  • avion
    • Envergure : 20,00 m, surface d'aile : 17,00 m², longueur du fuselage : 6,12 m
    • Masse montée : 140 kg
    • Masse maximale en vol ( MTOW ): 230 kg
  • Générateur solaire
    • Cellules solaires : cellules au silicium monocristallin de 13,44 m²
    • efficacité maximale : 17,3 %
    • puissance maximale (rayonnement 500 W/m²) : 1163 W
  • conduire
    • Développeur : Dipl.-Ing. Karl Friedel
    • 2 × moteur à courant continu à aimant permanent avec hélice propulsive (1,46 m de diamètre) dans l'empennage
    • Tension nominale : 30 V chacun (moteurs connectés en série)
    • puissance maximale : 2 × 4500 W.
    • après une modification, des moteurs 2 × 4 kW avec des hélices repliables à 2 pales (2 m de diamètre) avec réglage des pales ont été utilisés
  • Piles
    • Type de batterie : 54 éléments en série, 2 à 4 blocs-batteries en parallèle, tension nominale : 65 V
    • Capacité : max 4 × 5,2 Ah = 20,8 Ah, énergie stockable : max 1352 Wh

SolarWorld eOne

La première traversée des Alpes a été réalisée à l'été 2015 dans le cadre d'un projet de coopération entre SolarWorld et PC-Aero GmbH. Le poids à vide sans batteries est de 120 kg, les batteries d'une puissance de 11 kW représentent une part considérable de la masse avec 80 kg. Une charge utile de 100 kg était possible.

Impulsion Solaire

Le Solar Impulse HB-SIA prototype lors des premiers essais de vol le 3 Décembre 2009 dans les Dübendorf

Le Solar Impulse du Suisse Bertrand Piccard et de l' École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) est devenu le premier avion solaire à effectuer un tour du monde complet. C'est le premier avion solaire qui vole également de nuit.

L'avion solaire « Solar Impulse » a effectué son premier vol d'essai le 7 avril 2010. Le vol, contrôlé par le pilote Markus Scherdel, s'est déroulé autour de l'aérodrome militaire de Payerne dans le canton suisse de Vaud .

Le premier vol de nuit a eu lieu le 8 juillet 2010. Après un vol sans escale de plus de 24 heures, le HB-SIA « Solar Impulse » s'est posé sur l'aérodrome militaire de Payerne, d'où l'avion avait décollé la veille.

Le 13 mai 2011, un vol solaire international de Payerne à Bruxelles a finalement été couronné de succès avec une durée de vol de 12 heures 59 minutes.

Avec le « Solar Impulse » le 5 juin 2012, un vol de 18 heures de Madrid en Espagne à Rabat au Maroc a été le premier vol intercontinental d'un avion propulsé par l'énergie solaire.

Zéphyr S

Le Zephyr S est un avion solaire conçu par Airbus qui pèse 75 kg avec une envergure de 25 mètres. L'avion a décollé de son vol inaugural le 11 juillet 2018 et l'a terminé après près de 26 jours dans les airs, le Zephyr S établissant un nouveau record d'endurance dès sa première mission. Le plan est de fabriquer l'avion en série. Il sera dans un premier temps utilisé à des fins de communication, comme station relais pour fournir un accès à Internet même dans les zones reculées . En outre, selon Airbus, l'avion peut également être utilisé comme support pour la gestion des catastrophes, pour la détection précoce des incendies de forêt, pour la découverte de marées noires en mer, pour la surveillance des frontières et pour d'autres tâches. Il peut effectuer ces tâches à moindre coût que les satellites, en même temps il est plus flexible et fournit des images plus nettes.

Phase-35

Le drone Phasa-35 pas encore complètement développé de BAE Systems et Prismatic est censé se déplacer de manière autonome. Il devrait transporter une charge utile de 15 kilogrammes et être capable de rester en l'air jusqu'à un an. Initialement, il devrait être disponible pour juin 2018. En février 2020, il a effectué son vol inaugural à Woomera , en Australie. Des exemples d'une charge utile possible seraient des caméras de surveillance, des capteurs ou des relais radio mobiles et devraient être une alternative rentable aux satellites. Il a une envergure de 35 mètres, une vitesse de 93 à 145 km/h et est censé voler de 15 à 21 kilomètres à la hauteur de la stratosphère .

Littérature

Livres
  • Avions solaires. Dans : Klaus L. Schulte : Vol électrique : technologie, histoire, avenir , KLS Publishing, ISBN 978-3-942095-44-0 , pp. 129-158
  • Chapitre 5 : "Voici le soleil." Dans : Kevin Desmond : Electric Airplanes and Drones : A History , McFarland, 2018, ISBN 978-1-4766-6961-8 , pp. 74-104
éléments
  • Xian-Zhong Gao, Zhong-Xi Hou, Zheng Guo, Xiao-Qian Chen : Examens des méthodes d'extraction et de stockage de l'énergie pour les avions à énergie solaire . Dans : Renewable and Sustainable Energy Reviews 44, (2015), 96-108, doi : 10.1016 / j.rser.2014.11.025 .
  • Xiongfeng Zhu, Zheng Guo, Zhongxi Hou : Avions à énergie solaire : une perspective historique et des défis futurs . Dans : Progress in Aerospace Sciences 71, (2014), 36-53, doi : 10.1016 / j.paerosci.2014.06.003 .
  • Farivar Fazelpour, Majid Vafaeipour, Omid Rahbari, Reza Shirmohammadi : Paramètres considérables de l'utilisation de cellules photovoltaïques pour les avions à énergie solaire . Dans : Renewable and Sustainable Energy Reviews 22, (2013), 81–91, doi : 10.1016 / j.rser.2013.01.016 .

liens web

Wiktionnaire : avion solaire  - explications de sens, origines des mots, synonymes, traductions

Preuve individuelle

  1. ↑ Sunrise I. Dans: www.solarflugzeuge.de. Consulté le 14 décembre 2019 .
  2. ↑ Kevin Desmond : Avions électriques et drones : une histoire , McFarland, 2018, ISBN 978-1-4766-6961-8 , pp. 75-77
  3. ↑ Xian-Zhong Gao, Zhong-Xi Hou, Zheng Guo, Xiao-Qian Chen, Revues de méthodes d'extraction et de stockage d'énergie pour les avions à énergie solaire . Dans : Renewable and Sustainable Energy Reviews 44, (2015), 96-108, p. 97, doi : 10.1016 / j.rser.2014.11.025 .
  4. ↑ Xiongfeng Zhu, Zheng Guo, Zhongxi Hou, Avions à énergie solaire : une perspective historique et des défis futurs . Dans : Progress in Aerospace Sciences 71, (2014), 36-53, p. 37, doi : 10.1016 / j.paerosci.2014.06.003 .
  5. ↑ Volker Quaschning , Énergies renouvelables et protection du climat . Munich 2013, page 358f.
  6. ↑ http://www.nasa.gov/centers/dryden/news/FactSheets/FS-054-DFRC.html Solar-Power Research et Dryden Flight Research Center
  7. ↑ donaldmonroe.com : Photos ( Souvenir de l' original du 28 septembre 2007 dans Internet Archive ) Info : Le lien d' archive a été inséré automatiquement et n'a pas encore été vérifié. Veuillez vérifier le lien d'origine et d'archive conformément aux instructions , puis supprimez cet avis.  @1@ 2Modèle : Webachiv / IABot / www.donaldmonroe.com
  8. ^ NASA , nasa.gov : Centurion . (Anglais)
  9. ↑ Lien d'archive ( Memento de l' original du 16 octobre 2013 dans Internet Archive ) Info : Le lien d' archive a été inséré automatiquement et n'a pas encore été vérifié. Veuillez vérifier le lien d'origine et d'archive conformément aux instructions , puis supprimez cet avis. @1@ 2Modèle : Webachiv / IABot / www.fai.org
  10. ↑ Lien d'archive ( Memento de l' original du 1er novembre 2014 dans Internet Archive ) Info : Le lien d' archive a été inséré automatiquement et n'a pas encore été vérifié. Veuillez vérifier le lien d'origine et d'archive conformément aux instructions , puis supprimez cet avis. @1@ 2Modèle : Webachiv / IABot / www.fai.org
  11. ↑ solair.de : Solair 2 - Voler avec l'énergie solaire
  12. ↑ http://www.solarworld.de/konzern/presse/aktuelles/pressemitteilungen/single-pressemitteilung/article/solarworld-eone-einmal-ueber-die-alpen-und-zurueck
  13. ↑ solarimpulse.com ( Memento de l' original du 23 février 2015 dans Internet Archive ) Info : Le lien d' archive a été inséré automatiquement et n'a pas encore été vérifié. Veuillez vérifier le lien d'origine et d'archive conformément aux instructions , puis supprimez cet avis.  @1@ 2Modèle : Webachiv / IABot / www.solarimpulse.com
  14. ↑ Solar Impulse décolle pour son premier vol. Dans : aero.de. 7 avril 2010, consulté le 14 décembre 2019 .
  15. ↑ Solar Impulse réussit le test d'endurance. Dans : Neue Zürcher Zeitung . 8 juillet 2010, consulté le 14 décembre 2019 .
  16. ↑ solarimpulse.com. (N'est plus disponible en ligne.) Archivé de l' original le 14 avril 2020 ; Consulté le 14 mai 2011 . Info : Le lien d'archive a été inséré automatiquement et n'a pas encore été vérifié. Veuillez vérifier le lien d'origine et d'archive conformément aux instructions , puis supprimez cet avis. @1@ 2Modèle : Webachiv / IABot / solarimpulse.com
  17. ↑ « Solar Impulse » : un avion solaire effectue son premier vol intercontinental , au Spiegel Online , 6 juin 2012
  18. ↑ 26 jours dans les airs. L'avion solaire établit un nouveau record du monde . Dans : n-tv.de , 8 août 2018. Récupéré le 8 août 2018.
  19. ↑ a b Gregor Honsel: solaire Flyer dans la stratosphère. Dans : Technology Review (édition allemande), n° 5/2020, p. 20
  20. ↑ PHASA-35 prend son envol. Dans : Air International , mai 2020, p.15