花10億元研制的“永動機”，值嗎？

陳冰

耗巨資研制的“陽光動力號”到底值不值得？在兩位創(chuàng)始人看來，陽光動力是個信使，它讓僅僅依靠太陽能飛行成為可能。它鼓勵我們相信自己擁有創(chuàng)新能力和改變世界的能力，并具有致力于保護環(huán)境的開拓精神！“或許您已知道，陽光動力2 號已于2015 年3 月31日周二凌晨1 點35 分順利抵達中國重慶，但由于天氣原因無法按原計劃在第二天飛抵南京。目前的天氣預報仍不理想，陽光動力2 號在未來8 天都無法飛赴南京?！?“很遺憾，我們抱歉地通知您陽光動力團隊剛剛決定再次推遲前往南京的時間，也就是說陽光動力2 號不能在4 月16 日（周四）從重慶起飛飛往南京，下一個預計的起飛時間是4 月21 日，下周二?！?在等待“陽光動力2 號”的日子里，媒體人已經(jīng)逐漸習慣了收到這樣的推遲郵件。“狼來了”的故事一再上演，每一次大家信心滿滿準備出發(fā)，臨了總會被“放鴿子”。

以至于當“陽光動力2 號”真正起飛，身在全國各地的記者才開始訂機票、火車票奔赴現(xiàn)場。

在飛行了約17 小時22 分鐘后，4月21日周二23點28分，耗資10億、由瑞士制造的零耗油太陽能飛機終于抵達南京祿口國際機場，順利完成了其全球飛行的第六段航程。飛行員貝特朗·皮卡爾一路被人追問：在重慶等待了20 多天，有沒有覺得太漫長？

“漫長？人類登上月球，發(fā)明航空器，每走一步都耗費了無數(shù)時間。為了改變世界的探索，這點時間算什么？！” 環(huán)球飛行：技術挑戰(zhàn) 在9000 米的海拔高度以90 公里的平均速度飛入云中，不耗費一滴燃油僅使用太陽能便能晝夜飛行，這種近乎永動飛行的瘋狂想法需要一架能迎接諸多挑戰(zhàn)的飛機。這樣飛機的結構可能是最輕的，卻能攜帶足夠的電池來存儲所需的太陽能。

而且它要足夠大，以便在機翼上捕獲太陽射線，要盡可能符合空氣動力學原理，還要足夠穩(wěn)健，以便能耐受惡劣天氣。所有系統(tǒng)在設計上都必須最小程度地使用能源。為了實現(xiàn)這個理想，工程師們花了十幾年時間進行計劃、分析和測試。

其間，陽光動力號的工程師采用達索系統(tǒng)的3D 原型設計、分析、仿真和協(xié)作程序管理應用，設計出了擁有能平衡尺寸、重量、壓力和其他技術配置的高度復雜的飛機結構，讓飛機實現(xiàn)連續(xù)無縫運行。同時，達索系統(tǒng)的數(shù)字化技術還能幫助陽光動力號在飛機啟動革命性的環(huán)球飛行之前就對飛機的工作狀態(tài)進行虛擬化的創(chuàng)建和分析。

橫空出世的陽光動力號飛機翼展達到72 米，比波音747 還要大，主要采用碳纖維復合材料，機身需要盡可能輕量化，飛行速度為每小時90 公里。機身結構重量為2300 公斤，其中包括17248 個太陽能電池單元，確保飛機能晝夜飛行。單座駕駛艙的專門設計用于滿足獨特需求，能確保飛行員在3.8 立方米的空間內(nèi)連續(xù)飛行六個晝夜，而且能應對-40℃到40℃的溫度變化和零壓力，還留有足夠的空間放置補給用品。

機身 陽光動力2 號飛機的工程師們開發(fā)出一種纏繞纖維，旨在盡可能降低機身重量，同時具備可觀的強度。飛機83% 的構件采用重量極輕的復合材料制成。全新推出的薄層板技術已經(jīng)將碳纖維材料的某些層重量從100 克/ 平方米降低至25 克/平方米，只有打印紙板的三分之一。

機翼 工程師以50 厘米的間隔距離小心放置144 條翼肋。機翼的上表面由太陽能電池板組成，下表面則帶一層超輕面料。翼梁完全由碳纖維蜂窩夾層板制成?？捎糜陔妱悠嚨暮簿畚锉∧び脕肀Ｗo飛機的太陽能電池。這些電池易碎且沒有機械阻力，不過一旦涂覆上這種薄膜，可以模塑成機翼曲度而不斷裂。

它們防水、耐紫外線，并且厚度薄至17 微米。

陽光動力2 號的太陽能電池具備業(yè)內(nèi)領先的轉化率（22.7%），厚度薄至僅135 微米，相當于人類頭發(fā)的平均直徑。相比之下，家用太陽能電池板的轉化率僅為16%。轉化率最佳的是用于衛(wèi)星上的太陽能電池板（30%），但是這對太陽能飛機而言重量又太重了。陽光動力2號上安裝了17248 塊太陽能電池。

吊艙 為了優(yōu)化維護，陽光動力2 號工程師設計出模塑成型碳纖維吊艙。

每一個吊艙都包含電機、鋰聚合物電池和螺旋槳。為了隔絕駕駛艙受到劇烈溫度變化的影響，拜耳材料科技推出高絕緣硬質(zhì)泡沫，這種新型泡沫材料具有微小的氣孔、高硬度和結構強度，同時重量很輕。具有極高效率的無傳感器無刷直流電機使得陽光動力2 號的電機效率高達97%。

駕駛艙 電氣專家面臨的挑戰(zhàn)是采用市面上最輕的材料來開發(fā)高效電子設備，一切都能在極端溫度下維持正常運轉。普通飛機通常在傾斜角達到40 度時才會發(fā)出警報，而陽光動力2 號的飛行員在傾斜角達到5 度時就會收到警報。而心電圖監(jiān)測系統(tǒng)能夠監(jiān)測駕駛員的注意力水平、疲勞程度和警覺水平。

還有高度安全的量身定制的自動駕駛儀。沒有這個穩(wěn)定的增強系統(tǒng)，飛行員將無法連續(xù)數(shù)日飛行。

飛行員 環(huán)球飛行期間，每一位飛行員將飛行4 至5 天。每天，他們將需要2.4 千克食品、2.5 升水和1 升運動飲料。為確保飛行員在長途飛行過程中飲食需求得到滿足，雀巢研究中心研制出一系列豐富的食品和點心，旨在抵御溫度和氣候條件的極端變化，并且為飛行員提供健康均衡的飲食。

飛行員穿著智能尼龍纖維制成的飛行服。他們可以穩(wěn)定飛行員的體溫。天冷時，這些纖維將紅外熱量重新注入皮膚表面，而在高溫期間則可以防止飛行員出汗。

為了讓飛行員在駕駛飛機飛行長達5 天5 也的情況下保持警覺，駕駛艙要具備足夠的空間來伸展雙腿。駕駛座瞬間就能充氣成一張舒適的床，而座椅下方隱藏了一個充當廁所的開放性裝置。在首段從阿聯(lián)酋阿布扎比飛往阿曼馬斯喀特的航程中，駕駛艙的出色配置讓飛行員保持長達12 小時同樣的坐姿而毫不疲勞。

還有醫(yī)生和航空醫(yī)藥專家在飛行前以及飛行過程中提供重要的醫(yī)療建議，以營養(yǎng)學以及睡眠和恢復的方法對飛行員提供輔導。飛行員每次最多只能小睡20 分鐘。

傳奇家族 陽光動力2 號是兩位瑞士先鋒人士共同合作的成果。這一項目對于航空航天業(yè)的專家而言，幾乎是不可能完成的任務。但是，一些相遇使高不可攀的夢想成為現(xiàn)實。貝特朗·皮卡爾和安德烈·波許博格的相遇就是這種情況：他們有著截然不同的專業(yè)背景和旅行歷程，但有著相同的夢想和熱情。

貝特朗·皮卡爾是精通催眠術的神經(jīng)科專家，是懸掛式滑翔機、機動滑翔飛翼和氣球飛行器方面的探索家;安德烈·波許博格是一位企業(yè)家，曾經(jīng)是工程師，還做過戰(zhàn)斗機和直升機飛行員。他們組成了技能聯(lián)盟，并開創(chuàng)了陽光動力項目。

作為貝特朗·皮卡爾家族的第三代探險家，家族向來擁有飛天下海的傳統(tǒng)。貝特朗·皮卡爾在第一次成功駕駛熱氣球完成中途無降落環(huán)游世界的冒險旅程之后，就萌發(fā)了利用太陽能進行環(huán)球飛行的瘋狂想法，他想設計一架不耗燃料便能晝夜飛行的太陽能飛機，通過對無污染科技與可再生能源的廣泛運用，來進一步改善人類的生活品質(zhì)。

從兒時便對飛行務必癡迷的安德烈·波許博格在貝特朗的愿景中找到了完成夢想的方法。于是，兩位飛行勇士展開了他們畢生的冒險之旅——陽光動力。他們受到一大群工程師以及合作伙伴的用戶與支持。12 年的工作、計算、建模和測試，具有各種背景的80 位專家，100 位專家顧問和90 位合作伙伴與贊助商，總預算約為1.15 億歐元。

2009 年，第一太陽能飛機原型誕生，2010 年7 月7 日，安德烈駕控HB-SIA 完成了夜間飛行任務，并在2012 年完成了從帕亞尼到馬德里最長的太陽供能飛行任務。這兩次飛行打破了8 項國際航空協(xié)會的世界紀錄——自由距離、沿航線自由距離、直線距離、預聲明航點直線距離、沿航線距離、持久力、絕對高度、高增益。2014 年，陽光動力2 號閃亮登場，并開啟了環(huán)球航行的偉大壯舉。兩位創(chuàng)始人將會根據(jù)飛行經(jīng)驗和個人目標輪流操作駕駛陽光動力號。

用10 億元為一個創(chuàng)意買單，到底值不值得？

在兩位創(chuàng)始人看來，陽光動力是個信使，它讓僅僅依靠太陽能飛行成為可能。它鼓勵我們相信自己擁有創(chuàng)新能力和改變世界的能力，并具有致力于保護環(huán)境的開拓精神！