Solární letadla

[xChaos]

Nedávno jsem strávil cca 6 měsíců tuhými flamewar v uzavřené "egomaniakální" komunitě NYX.cz na téma možnosti stavby prakticky použitelného solárního dopravního letadla (představme si něco jako "solární DC-3" pro alespon 40 lidí)

Co reálně existuje, je letadlo Solar Impulse:
http://teckacz.cz/1144-Pilotovane-solar ... u-v-Parizi
http://teckacz.cz/1009-Solarni-letani-l ... nez-vzduch
http://teckacz.cz/965-Letadlem-na-solar ... olem-sveta

Chystám ted na toto téma nový rozsáhlý článek včetně vlastních výkresů, takže uvítám jakékoliv podněty. Víceméně téma lze rozdělit na solární vzducholodě vs. solární aerodynamický let. Otázkou přitom není možnost tohoto uspořádání - obě varianty byly názorně demonstrovány - jako spíš maximálmí reálně dosažitelné parametry a potřebné náklady.

Současná max. rychlost solárního letadla je kolem 70 km/h. Shodou okolností - pokud bychom postavili solární verzi nejrychlejší dnešní vzducholodě Zeppelin NT (ta dosahuje rychlostí kolem 110 km/h) a celou jí pokryli solárními panely, tak dostupný příkon (bez současného dobíjení baterií pro noční let - což by byla diskutabilně hlavní výhoda vzducholodi, že by unesla více baterií, než letadlo těžší než vzduch) se bude pohybovat někde kolem čtvrtiny výkonu jeho motorů, což umožní let jen zhruba poloviční, než maximální rychlosti - tedy opět jsme u stejných čísel mezi 60-70 km/h, která udává většina dodavatelů dnešních solárních popolétadel.

Rychlostní rekord pozemního japonského solárního speciálu s účinností FV panelů kolem 30% je ovšem přes 100 km/h. Ve stratosféře ve výšce 20 km je 10x řidší vzduch - pokud postavíme 10x větší a 10x lehčí letadlo, tak by se tam mělo být schopné udržet při stejné rychlosti, jako u hladiny moře. Ale díky tomu, že bude mít 10x větší plochu a vystoupá nad hranici oblačnosti, tak by mohlo mít k dispozici až 10x takový příkon - a tedy se pohybovat, vzhledem k neměnným zákonitostem aerodynamiky možná až 3x rychleji - tedy teoreticky až 300 km/h, což už mi přijde prakticky použitelné (i když dálkové lety by pořád potřebovaly noční mezipřistání - na to, že by stroj uvezl potřebné množství baterií a současně ještě užitečné zatížení, můžete klidně zapomenout)

Potřebné parametry, které studuji jsou poměr výkon / hmotnost (nesprávně jsem to označova jako "výkonová hustota", což není inženýrům dostatečně srozumitelné), plošné zatížení křída a poměr Lift-to-drag (dnes u nejlepších kluzáků až 1:60, u běžných kluzáků a Virgin Global Flyeru maximálně 1:30, u nejlepších běžných úsporných letadel asi 1:20, u běžných letadel max. 1:10). Dále je dobré sledovat hustotu vzduchu ve stratosféře - obecně od 10 km výšky už dost klesá a má celkem velký vliv (ve stratosféře nejen můžete, ale i musíte letět rychle, abyste nespadli - spotřebujete na to ovšem více energie)

Prostudoval jsem řadu možných uspořádání, vč. vlečeného kluzáku, rozkládacích křídel všemožného tvaru, apod. a donutil se trochu pochopit základy pravidel, kterým podléhá konstrukce letadel (pravda - většinou jsem se řídil analogiemi, vysledovanými prostě při studiu různých historických typů letadel na wiki) - a dospěl jsem k tomu, že ideální praktické uspořádání pro let v husté atmosféře u hladiny moře by byl solární ekranoplán, ideálním uspořádáním pro let ve stratosféře by pak zřejmě byl vícetrupý solární dvouplošník (tandemovitého typu - tedy s křídly ne přesně nad sebou a ne zcela blízko u sebe), přistávající zřejmě jako hydroplán na vodní hladině - pro 40 lidí (ve 2 trupech po 20 lidech) jsem potřebné rozpětí obou ploch odhadl na 180 metrů (!). To je jistě hodně - ale v případě startu a přistání z vodní hladiny v blízkosti přístavních měst to není nic likvidačního. Potřebná vzletová rychlost i hlučnost by navíc byly extrémně nízké.

Uvedená varianta předopkládala stoupání do výše alespon 10 km pomocí turbovrtulového motoru a teprv tam přechod na solární udržitelný let - hmotnost lithiových baterií pro vystoupání takového monstra do 10 km mi vyšla kolem 5 tun, což je při předpokládané hmotnosti užitečného zatížení (zavazadla + cestující) 4 tuny (jako u DC-3) dost likvidační - pořád by ale šlo o hybridní koncepci, prodlužující dolet letadla o daném užitečném zatížení asi 2-3x. V budoucnosti by pak pro start měly být použitelné např. superkondenzátory (budou schopné dodat velký výkon, ale kapacita asi nebude dostačovat na déletrvající let).

Při přihlédnutí k energetické hustotě uhlovodíkových paliv - ono totiž palivo taky něco váží, a při startu letadla je nutné s ním počítat daleko spíše, než při jízdě autem - mi solární pohon BTW vychází konkurenční oproti pístovým motorům už od doby letu 8h - což je dokonce i doba trvání zimního dne v našich zeměpisných šířkách.

(Pokud jste enviromentálně uvědomělí, tak připomínám, že letadlo, na rozdíl od auta, nepotřebuje mosty, tunely, dálnice, nevytváří dopravní zácpy, může cestovat po nejkratší trase, apod. - problémem byly dosud cena, hlučnost a výfukové zplodiny...)

[avatar]

letadlo asi problem nebude ale pak licence poplatky za letiste pristani letovy koridor. hlidani letu, lidi mzdy dane a dalsi veci ktere ani neznam coz bude stat 2x to letadlo

[xChaos]

Tak výhradu "to by úředníci nepovolili" jsem slyšel už 1000x ... ale ta mi popravdě zajímá skoro nejméně. Naše současná ropná civilizace půjde stejně do kytek, počet letů tryskáčů výrazně poklesne, apod.

[ace]

Zatím jsem v tomhle ohledu skeptik, i když bych tomu jinak fandil. Hlavní problémy - zatím příliš "nízká cena" ropy, aby se vyplácelo a pak, vzhledem k nutnosti pokrýt velkou plochu panely, značné problémy se stabilitou a ovladatelností za větru.
Zatím asi nejznámnější pokus Piccardova Solar Impulse, byl sice zajímavý, ale k praktickému využití je ještě moc daleko.
Možná až budou panely a akumulátory s dvojnásobnou účinností a ropa bude stát čtyřnásobek...

[lwq]

Tomuto zameru by pomohli jedine ty Li-Air baterky od IBM ci obecne modernejsi technologie na ukladani energie nez je ted k dispozici ... a zaroven vyssi ucinnost panelu ... Tedy aktualne na letadla pro par ci dva pary lidi, pouzitelne ale jinak tezko proveditelne az neproveditelne ... A jinak ty poplatky, pokud by letadlo spadalo do stejne kategorie jako male Cessny, tak na Turanech je vzlet+pristani za cca. 180,- - coz je v pohode, ne ?

[brin]

Tvůj návrh je hezký, ale co se stane, když přijdou mraky? Třeba při startu a přístání?

[rimi]

http://czech.ruvr.ru/2012_05_23/75723483/

[tomas]

Nelétá sice se solárními panely, ale je to malé a píšou tam, že je možná varianta s akumulátory a ty se dají nabíjet sluncem http://www.hybrid.cz/synergy-petimistne ... -vase-auto

[tomas]

On-line přenos z letu live.solarimpulse.com Akumulátory má zatím na 100%.

[ace]

On-line přenos z letu live.solarimpulse.com Akumulátory má zatím na 100%.

Zrovna před chvílí jsem na to koukal

Jinak na jejich stránkách mě zaujalo několik informací. Sice používají monokrystalické panely, ne však nejefektivnější, jako jsou třeba v kosmu, ale nejlehčí. Zřejmě si nějak vybalancovali hmotnost-výkon. Jako baterie používají Li-pol, tuším s výkonnovou hustotou cca 420Wh/1kg, což je cca 3,5 krát lepší poměr než u našich oblíbených LiFePO4
Zajímavá je i stránka o historii solárních letadel, první někdy v r. 1981, jsou tam i uvedena nějaká bezpilotní.
Teď jim ale na stránkách běží především ten live přenos, takže ne na všechny ostatní informace o letadlech se dá dostat.