Wschód słońca AstroFlight
| Wschód słońca AstroFlight | |
|---|---|
| Rola | Eksperymentalny samolot |
| Pochodzenie narodowe | Stany Zjednoczone |
| Producent | AstroFlight |
| Projektant | Rolanda Bouchera |
| Pierwszy lot | 4 listopada 1974 |
| Status | Emerytowany |
| Numer zbudowany | 2 |
AstroFlight Sunrise był demonstratorem technologii eksperymentalnego samolotu elektrycznego bez załogi i pierwszym samolotem napędzanym energią słoneczną .
Stworzony w listopadzie 1970 roku Sunrise po raz pierwszy poleciał 4 listopada 1974 roku z Bicycle Lake, wyschniętego dna jeziora w rezerwacie wojskowym Fort Irwin w Kalifornii w Stanach Zjednoczonych . Pierwszy prototyp został zniszczony podczas 28. lotu przez turbulencje. Ulepszony Sunrise II poleciał w następnym roku.
Rozwój
Pracując jako inżynier w Hughes Aircraft , Roland Boucher rozpoczął prace projektowe nad koncepcją samolotu z napędem elektrycznym w listopadzie 1970 roku, obliczając, że dostępne obecnie akumulatory niklowo-kadmowe wystarczą do podtrzymania lotu za pomocą sterowanego radiowo modelu szybowca. Wczesne projekty eksperymentalne dowiodły słuszności koncepcji iw 1973 roku Boucher skupił się na stworzeniu samolotu zasilanego energią słoneczną na dużych wysokościach, który miałby nieograniczoną wytrzymałość.
Boucher wyjaśnił projekt swoim przełożonym w Hughes Aircraft w 1972 r., a po jego przejrzeniu firma przekazała projekt firmie Boucher w 1973 r. Boucher wziął urlop od Hughes, aby kontynuować projekt i dołączył do swojego brata, Boba Bouchera, w AstroFlight , mały producent modeli samolotów w Wenecji w Kalifornii . Po udanym locie elektrycznym dronem przewożącym 2-kilogramowy ładunek w ramach DARPA dla Northrop Corporation , przenieśli się następnie do Project Sunrise.
Korzystając z dostępnych na rynku gotowych ogniw słonecznych o wydajności zaledwie 10%, Boucher obliczył, że jego projekt będzie musiał latać z mocą około 0,5 kW (0,7 KM). Samolot był wyobrażany jako szybowiec bez załogi , który miałby wysokość operacyjną 73 000 stóp (22 250 m), napędzany pojedynczym silnikiem elektrycznym z magnesami samarowo-kobaltowymi , pierwszym tego typu silnikiem na świecie. Samolot nie używałby akumulatorów, a zamiast tego opadałby w nocy z wysokości operacyjnej do około 10 000 stóp (3048 m) o świcie, zanim energia słoneczna była ponownie dostępna do wznoszenia.
Boucher postrzegał Sunrise jako dowód słuszności kontynuacji samolotu, który byłby w stanie pozostawać w powietrzu przez miesiące na wysokości 100 000 stóp (30 480 m).
Projekt Sunrise był finansowany przez DARPA od stycznia 1974 r. i administrowany przez Lockheed Aircraft Corporation z Sunnyvale w Kalifornii , a umowa określała „samolot koncepcyjny napędzany wyłącznie światłem słonecznym padającym na powierzchnie skrzydeł”.
Roland Boucher podjął się zadania projektowania strukturalnego, aerodynamiki, telemetrii, sterowania i nawigacji. Zaprojektował również integrację panelu słonecznego, silników elektrycznych, skrzyni biegów i śmigła. Wybrał płat Eppler 387 na skrzydło. Ogniwa słoneczne były okrągłymi jednostkami handlowymi o średnicy 5 cm (2,0 cala) dostarczonymi przez firmę Heliotech. Właściwy płatowiec został skonstruowany przez zespół pod kierunkiem eksperta w dziedzinie budowania modeli, Phila Bernhardta.
Rozpiętość skrzydeł Sunrise wynosiła 32 stopy (10 m), a samolot miał masę brutto 22 funtów (10 kg). Obciążenie skrzydeł było bardzo niskie 4 uncje na stopę kwadratową (0,011 kg / m2). Konstrukcję samolotu zbudowano ze świerku, balsy i klonu. Ze względu na swoją chropowatość ogniwa słoneczne zostały zamontowane tylko na rufie dwóch trzecich górnej powierzchni skrzydła.
Dźwigary skrzydeł zostały zbudowane ze świerkowych czapek drzewców z klonowymi podwajaczami we wszystkich punktach mocowania i dwoma 3 / 32 cala (2 mm) ścinanymi taśmami z balsy przymocowanymi do 1 / 8 do 3 / 8 cali (3 do 10 mm) pasków balsy na skrzydle drzewce. Żebra zostały wykonane z 3 / 32 cala (2 mm). Ta konstrukcja zaowocowała skrzynką z balsy ze zwężającymi się świerkowymi nasadkami. Krawędź natarcia została pokryta 1 / 32 cala (0,8 mm), aby utworzyć dźwigar D krawędzi natarcia. Krawędź spływu została utworzona przez dwa arkusze o szerokości 2 cali (51 mm) i szerokości 1 / 32 cala (0,8 mm), tworzące trójkąt z pionowymi odcinkami dźwigara od 1 / 8 do 3 / 8 cali (3 do 10 mm) pomiędzy żebrami. Pokrycie było 1/2 mil Mylar . Skrzydło o rozpiętości 32 stóp (10 m) ważyło 5 funtów (2 kg) i było w stanie udźwignąć do 100 funtów.
Sterowanie odbywało się za pomocą zaprojektowanego i zbudowanego nadajnika i odbiornika telemetrycznego S & O Radio. Standardowe sześciokanałowe radio S&O miało kanały dla windy, steru, włączania i wyłączania silnika oraz trybu działania ogniw słonecznych. Ogniwa słoneczne można ustawić do szeregowej lub równoległej . Zapewnione funkcje telemetryczne dostarczyły danych dotyczących prądu silnika, napięcia silnika, prędkości obrotowej silnika, prędkości lotu i dwóch odniesień do kursu z kompasu słonecznego do nawigacji.
Historia operacyjna
Testy w locie rozpoczęły się w 1974 roku w Bicycle Lake w Kalifornii. Pierwsze loty odbywały się na zasilaniu bateryjnym, przy użyciu linki bungee do wystrzelenia na wysokość 20 stóp (6 m). W swoim pierwszym locie samolot osiągnął 500 stóp, zanim wrócił do lądowania.
Brak słonecznych dni opóźnił testy w locie, ale w sumie wykonano 28 lotów. Sunrise początkowo wspinał się powoli, aż jego ogniwa słoneczne ostygły, a ich wydajność wzrosła. Podczas 28. lotu samolot został zniszczony, gdy przeleciał zbyt blisko chmury cumulus na wysokości około 8000 stóp (2438 m), a związane z tym turbulencje złamały konstrukcję samolotu.
Następstwa
Sukces zakończonych lotów pozwolił Boucherowi stwierdzić:
Projekt Sunrise wykazał wykonalność lotu zasilanego energią słoneczną na ekstremalne wysokości”.
DARPA i Lockheed zaproponowały kontynuację projektu Sunrise, aby był zasilany nocą bateriami zamiast po prostu szybować. Roland Boucher zaprojektował drugi samolot, wykorzystując panele słoneczne o wyższej wydajności, które były bardziej aerodynamiczne.
Roland Boucher był fizycznie wyczerpany pracą nad pierwszym Sunrise i cierpiał na zastoinową niewydolność serca . Został przyjęty na intensywną terapię w szpitalu Santa Monica . Podczas pobytu w szpitalu zrezygnował z AstroFlight i sprzedał swoje udziały w firmie swojemu bratu Bobowi Boucherowi, który kontynuował prace nad drugim samolotem Sunrise. Po rekonwalescencji Roland Boucher wrócił do pracy w Hughes Aircraft przy tajnych programach wojskowych.
Sunrise II po raz pierwszy poleciał w dniu 27 września 1975 roku z Nellis AFB , niedaleko Las Vegas, Nevada .
Warianty
- Projekt Sunrise Prototype # 1 (Sunrise I)
- Pierwszy samolot oblatany w 1974 r.
- Project Sunrise Prototype # 2 (Sunrise II)
- 1975 ulepszona wersja do demonstracji lotów na dużych wysokościach
Dane techniczne (wschód słońca I)
Dane ze strony internetowej Project Sunrise
Charakterystyka ogólna
- Załoga: Brak
- Długość: 14 stóp 4 cale (4,36 m)
- Rozpiętość skrzydeł: 32 stopy (9,8 m)
- Płat : Eppler 387
- Masa własna: 22 funty (10 kg)
- Maksymalna masa startowa: 27 funtów (12 kg)
- Napęd: 1 × silnik elektryczny z magnesem samarowo-kobaltowym , napęd pasowy 6: 1, zasilany 1872 okrągłymi ogniwami słonecznymi o średnicy 5 cm, 0,60 KM (0,45 kW)
- Śmigła: 2-łopatowe, 2 stopy 6 cali (0,76 m) średnicy
Wydajność
- Prędkość przelotowa: 14 mil na godzinę (22 km / h, 12 węzłów)
- Sufit serwisowy: 73 000 stóp (22 000 m) Sufit projektowy
- Szybkość wznoszenia: 150 stóp / min (0,76 m / s)
- Obciążenie skrzydła: 0,0023 funta/stopę kwadratową (0,011 kg/ m2 )
Zobacz też
Samoloty o porównywalnej roli, konfiguracji i epoce