【儀表網(wǎng) 行業(yè)上下游】7月初，“陽光動力2號”從日本名古屋起飛后，在連續(xù)飛行了4天21小時52分鐘后，終于在太平洋正中的夏威夷群島安全降落。
那么是否“陽光動力2號”太陽能飛機(jī)的環(huán)球之旅因為電池問題要暫停了?這架太陽能飛機(jī)的電池到底出了什么故障?如何解決?“陽光動力2號”又是如何廣泛“吸金”來解決環(huán)球飛行的資金問題的?
消息一經(jīng)傳出，網(wǎng)友紛紛留言表達(dá)失望之情：
看吧...現(xiàn)在飛行目標(biāo)變成了：“史上時間長的環(huán)球飛行”。這對我來說就是宣告“失敗”，而且任何世界紀(jì)錄也彌補不了無法馬上修復(fù)飛機(jī)的悲傷之情。——coolgunz
更有網(wǎng)友開始編起了段子：
橡膠繃帶松了么——DermotB
小子，我很高興自己的F250(一臺復(fù)雜的福特大型卡車)換電池比它快!——pilotrockpat
如果一趟“環(huán)球之旅”要花三年，還能稱之為世界紀(jì)錄嗎?我說，不算——usapatriot1
一、電池倉里到底發(fā)生了什么?
那么問題來了，飛機(jī)的電池倉中到底發(fā)生了什么，才導(dǎo)致了這次事故?而且竟然要花整整8個月來維修?這一切，還要從太陽能飛機(jī)獨特的飛行軌跡講起：
我們都知道，陽光動力2號是一架依靠太陽能供電飛行的飛機(jī)，為了保證充分接觸陽光，它每天日出前就必須從1000米的巡航高度爬升至8500米的云層上方，在吸收陽光、充飽電池之后，再在夜晚下降到空氣阻力更小的低海拔高度，以減少飛行中的能量損失。
這個飛行模式在前面1～2天的短途飛行中效果很好，直到它連續(xù)飛5天的時候，不間斷的幾日爬坡飛行，電池滿功率工作，電池倉開始發(fā)熱，并且無法有效散熱，終導(dǎo)致了電池的損毀。
二、韓國人戰(zhàn)勝了特斯拉的電池技術(shù)
說到這里，我們不得不提一下特斯拉用的電池技術(shù)：18650鋰電池。這是一種由鋁制外殼包裹鋰聚合物的電池，它的一個特點就是金屬的外殼更容易散熱，這也是特斯拉的電池溫控技術(shù)的核心。
但是“陽光動力2號”因為要控制飛機(jī)的總重量，不可能選擇這種大量使用金屬包裝的電池，因此他們尋找到了一種韓國人開發(fā)的“軟皮包裝”鋰電池：Pouchpackbattery。
這種電池的外皮是一層柔軟的“鋁箔”，而且它可以設(shè)計成單體電池更大的“電池包”，這樣就可以有效降低電池的重量和體積。
但是這種電池也有一個明顯的弱點：極容易受溫度和濕度的影響而膨脹失效。為了減少電池的損毀可能，電池的供應(yīng)商韓國Kokam公司特別研制了一種化學(xué)試劑加注到電池中，以減少膨脹和延長電池的使用壽命。
根據(jù)電池的介紹，他們研制的電池將把這種軟皮電池壽命從500次增加至2000次充放電周期。有了這套電池技術(shù)，飛機(jī)就可以“輕裝上陣”了。不過，終證明電池技術(shù)的夢魘才剛剛開始...
三、過多的電池保護(hù)層葬送了太陽能世界之旅
有很多網(wǎng)友都很好奇，飛機(jī)在高空飛行時外部溫度往往低于0℃，怎么還會有散熱問題?
這個問題問到了點上，飛機(jī)的工程師們恰恰是過多的考慮了“軟皮電池”脆弱的外表，擔(dān)心高空溫度過低，才為電池穿上了厚厚的一層保護(hù)衣。
在設(shè)計之初，“陽光動力2號”所有的電池倉，都是按照載人的駕駛倉做的保溫層，它可以允許電池在25℃的恒溫條件下工作，但是保溫過多、散熱不夠。連續(xù)多日的爬升操作，電池所發(fā)熱量根本散不出去，反而燒壞了電池板。
在新發(fā)布的“陽光動力2號”信息中，工程師估算有超過一半的電池片都因過熱導(dǎo)致了鋰電池的損毀。
四、未來能源的關(guān)鍵依然是儲能
在談到這次電池故障時，“陽光動力2號”的飛行員探險家BertrandPiccard是這么描述電池技術(shù)的：
“電池和人體的細(xì)胞極為相似，這也正是它難以捉摸的原因所在。每一塊‘陽光動力2號’的電池都包含了70組‘軟皮鋰電池’，它們就像人體內(nèi)的細(xì)胞一樣，每一個都不同。它們也像人一樣，不喜歡壓力，的冷或熱都會影響它們的工作能力，而且如果前一天工作過度的話，第二天能充入的電能就會略有差別。
想象一下，如果前一天你跑了一趟馬拉松，第二天肌肉就會酸痛，工作效率也會大打折扣。這也正是每一塊電池之間產(chǎn)生差別的原因。”
因此，掌握和控制每一個“電池細(xì)胞”，并沒有表面看上去那么簡單。多虧了“陽光動力2號”的努力，科學(xué)家終于有機(jī)會見到了電池跑完“馬拉松”之后的狀況，相信這次環(huán)球之旅收集到的數(shù)據(jù)，能夠幫助他們研發(fā)出下一代更好的電池技術(shù)。
“陽光動力2號”失敗了嗎?答案很明顯：并沒有，它才剛剛開始!
五、為什么陽光動力2號如此“吸金”?
太陽能大飛機(jī)實用嗎?想了解太陽能大飛機(jī)的“吸金哲學(xué)”，還得先從它的實用價值講起...
我們都知道，為了安裝足夠的太陽能板，“陽光動力2號”的翼展達(dá)到了72米，比一架波音747客機(jī)的翼展還大。但是它自己的長途運輸，卻還要靠波音貨機(jī)來完成。
我們來做一道數(shù)學(xué)題：
1、陽光動力2號，機(jī)翼可用面積269m²，安裝轉(zhuǎn)換率23%的太陽能板后，每天可收集340Kwh的電能，這些電能僅夠搭載1名駕駛員飛行。
2、波音747客機(jī)，機(jī)翼可用面積500m²，如果安裝同樣的太陽能板，收集的能量多夠搭乘2人。就算未來轉(zhuǎn)化率達(dá)到50%，也只能搭載4人，連一個機(jī)組都不夠!要知道現(xiàn)在波音747客機(jī)的載人量可是300人啊，真靠太陽能完全提供飛機(jī)的動力恐怕一百年也做不到。
所以從一開始，有很多網(wǎng)友就在吐槽，說“陽光動力2號”完全沒有實用價值。但是真金白銀支持環(huán)球之旅的大財團(tuán)們可不這么看，要知道他們可是以逐利為要義的，那么他們到底關(guān)心的是什么呢?
首先不得不承認(rèn)，太陽能飛機(jī)進(jìn)行環(huán)球之旅的確是一個科技成果的試驗場。在背后支持這個項目的共有12家大型財團(tuán)，他們分別掌控著世界上能源、航空技術(shù)、化工原料等重要領(lǐng)域，有了這樣一趟環(huán)球之旅，他們的技術(shù)可以接受現(xiàn)實環(huán)境的檢測。
其次這還是一個巨大的品牌推廣的機(jī)會，印在飛機(jī)上的大LOGO會在世界各地高大上的場合露面。
但是僅僅如此，我們也未免太小瞧這些大財團(tuán)的智商了。在一次采訪中，這次飛行的發(fā)起人、探險家BertrandPiccard說走了嘴：“一開始我們的目的就不是載人飛機(jī)，而是太空無人機(jī)。”
此語一出，問題豁然開朗。
六、太陽能動力適合造無人機(jī)，不適合載人機(jī)
這是一架由前英國國防部研發(fā)的無人機(jī)，叫做Zephyr(名字取自希臘神話中的西風(fēng)之神)。它完全由太陽能驅(qū)動，現(xiàn)在已經(jīng)被大的飛機(jī)制造商Airbus公司收購。
這項技術(shù)之所以重要，是因為它很可能取代昂貴的繞地衛(wèi)星，作為地面通訊的基站。現(xiàn)今制造一顆衛(wèi)星的成本約在2億-4億美元之間，而一枚大力神4火箭的成本為2.5億-3億美元。也就是說，發(fā)射一顆衛(wèi)星，少說也需要5億美金。而且它還只能按固定的路線環(huán)繞地球飛行，不能做到“哪里需要去哪里”。
但是Zephyr這樣的太陽能無人機(jī)則不同，它成本低廉，貼近地表飛行，運營區(qū)域可控，而且為重要的是，可以依靠太陽能常年滯留空中。
因此載人太陽能飛機(jī)其實僅僅是為了測試輕量化飛機(jī)的技術(shù)，并同時近距離在空中監(jiān)測飛機(jī)運行狀態(tài)，它是未來無人機(jī)的鋪路石。財團(tuán)們才不會制造太陽能載人商用客機(jī)，他們緊盯的是無人機(jī)替代衛(wèi)星這一巨大的市場。
