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減少溫室氣體排放是商業(yè)航空業(yè)面臨的一個普遍挑戰(zhàn)。這一行業(yè)占全球排放量的2.6%，而且由于該行業(yè)在脫碳進(jìn)程中落后于其他行業(yè)，這一比例可能會增至5%。

至2030年，將有更多的人乘坐飛機(jī)旅行，而目前航空公司使用低碳替代燃料的承諾只能部分抵消這種擴(kuò)大。

飛機(jī)使用的太陽能

一小時內(nèi)抵達(dá)地球表面的陽光足以滿足全球一整年的所有能源需求。

太陽能系統(tǒng)使用光伏組件將太陽光轉(zhuǎn)化為電能。這種能量可以轉(zhuǎn)化為電并用于飛機(jī)行業(yè)。

在20世紀(jì)70年代的燃料危機(jī)期間，通過光伏組件的太陽能被視為一種替代能源。作為一種有益于生態(tài)的方案，太陽能飛機(jī)最近獲得了公眾和航空業(yè)的關(guān)注。與傳統(tǒng)飛機(jī)不同，太陽能飛機(jī)使用光伏組件收集太陽輻照，并將其轉(zhuǎn)化為電能。

太陽能飛機(jī)比傳統(tǒng)飛機(jī)更受青睞

由于太陽能電力可無限供應(yīng)，太陽能飛機(jī)在高海拔和長航時（HALE）任務(wù)中具有巨大的潛力。

太陽能飛機(jī)可以在大氣層飛行區(qū)域上方和航天器飛行區(qū)域下方的空間附近飛行（約20-100公里）。

根據(jù)飛機(jī)系統(tǒng)的耐用性和太陽光的可用性，它們可以連續(xù)巡航數(shù)月甚至數(shù)年，這是傳統(tǒng)飛機(jī)由于操作限制而無法做到的。


太陽能飛機(jī)是如何工作的？

基本概念是用太陽能電池覆蓋飛機(jī)的特定區(qū)域，如機(jī)翼和機(jī)尾。

當(dāng)暴露在太陽光束下時，光伏組件將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。光伏組件的方向和太陽的亮度是影響產(chǎn)生多少能量的兩個要素。

管理電力傳輸輸出的電路有一個可編程的微控制器。電力的控制和傳輸系統(tǒng)可確保太陽能組件產(chǎn)生盡可能多的能量。產(chǎn)生的大部分電力用于為飛機(jī)的電子設(shè)備和推進(jìn)系統(tǒng)供電。在陽光不足時，電池會利用額外的能量充電。

基本思路是利用飛機(jī)來運(yùn)輸太陽能，覆蓋在飛機(jī)上的太陽能組件可以完成這一任務(wù)。利用這些組件，輻射能被轉(zhuǎn)化為電能。為電動機(jī)提供動力的電池就是使用這種電能充電的。

安裝在電機(jī)上的螺旋槳不斷產(chǎn)生推力。因此，空氣的動態(tài)作用可推動飛機(jī)，并在機(jī)翼上產(chǎn)生與重量向下的力量相反的作用力。電池是夜間唯一的能量來源。

太陽能飛機(jī)的優(yōu)勢

太陽能飛機(jī)是環(huán)保的。太陽能飛行最重要的利益和其發(fā)展的根本原因在于，它們依靠的是一種對環(huán)境沒有負(fù)面影響的清潔能源。

與化石燃料相比，太陽能具有顯著的優(yōu)勢，因為它是一種免費(fèi)的、清潔的、可再生的能源。

太陽能飛機(jī)的劣勢

與太陽能飛機(jī)相比，傳統(tǒng)飛行受天氣變化的影響較小。傳統(tǒng)飛機(jī)可能會因天氣原因而延誤，或者行程變得更有挑戰(zhàn)性。但是，太陽能飛機(jī)只能在特定天氣條件下飛行，特別是長途飛行，因為它們需要在空中充電。

雖然太陽能實際上是免費(fèi)的，但收集和使用太陽能所需的設(shè)備和技術(shù)非常昂貴，特別是考慮到單人飛機(jī)運(yùn)行所需的規(guī)模。

第一架太陽能飛機(jī)和現(xiàn)代飛機(jī)

長期以來，電力一直被用來推動飛行器。第一架是充滿氫氣的法國飛艇。1884年，它在Villacoulbay和Medon附近的10公里比賽中獲勝。

當(dāng)汽油發(fā)動機(jī)到來時，航空器的電力推進(jìn)被放棄了，這一領(lǐng)域在近一個世紀(jì)內(nèi)都處于沉寂狀態(tài)。在當(dāng)時，電力系統(tǒng)比其唯一的對手蒸汽機(jī)更具優(yōu)勢。

在興奮的觀眾和攝影師面前，陽光動力2號于2016年7月26日凌晨在阿布扎比著陸。這架飛機(jī)完成了許多人認(rèn)為不可能完成的任務(wù)。經(jīng)過14個月和550個小時的飛行，它在不使用任何液體燃料的情況下繞地球飛行了25000英里，穿越了四大洲、兩大洋和三個海洋。這艘飛行器的唯一電力來源是太陽的明亮光線。

太陽能飛機(jī)的最新研究和發(fā)展

和其他競爭性技術(shù)方法一樣，太陽能燃料電池已被開發(fā)用于固定系統(tǒng)的發(fā)電。目前的研發(fā)工作集中在為航空應(yīng)用開發(fā)可靠的、低成本高性能的能源網(wǎng)絡(luò)。

快速取得的技術(shù)進(jìn)步是為了改進(jìn)和擴(kuò)大太陽能航空的使用。在這種情況下，有機(jī)光伏系統(tǒng)的意義重大。有機(jī)光伏（OPV）是由多種多樣、用途廣泛的有機(jī)材料制成，為一系列性能的提升提供了無限的機(jī)遇。有機(jī)分子價格低廉，具有良好的光吸收特性，可以使涂層薄至幾百納米。

太陽能飛機(jī)的一個最新進(jìn)展是開發(fā)了Zephyr S飛機(jī)。也被稱為無人機(jī)和偽衛(wèi)星的Zephyr S飛機(jī)從亞利桑那州的美國陸軍尤馬試驗場起飛。它被設(shè)計成可長時間停留在空中，使其可發(fā)揮一個軍事傳感器平臺的作用。

原標(biāo)題：太陽能飛機(jī)最新進(jìn)展！