Kan en ny eller en modifierad befintlig flyglinje, till exempel en Boeing 737, drivas helt med solenergi och göra den normala längden utflykter med flygbränsleförsörjande flygplan?
Kort svar: Nej
Långt svar: Nej. Se på solimpulsprojektet , det här är några av de bästa solenergi-teknik som är där ute, och det är knappt möjligt att bära en person, väldigt mycket långsamt. Om du tog en flyglinje, täckte den i de bästa solcellerna som var tillgängliga och ansluten den till de bästa elmotorerna, skulle det förmodligen inte ens kunna taxi.
En del vetenskap här: Solens maximala energitäthet på jorden är cirka 1300 watt / meter kvadrerad. Omkring 30% går förlorad i atmosfären, så det bästa du får på jordens yta är ca 900 W / m2. 737 har till exempel 102 kvadratmeter vingeområde, vilket skulle motsvara cirka 90000 watt (90 kW) av solenergi som slår på vingen. Den bästa effektomvandlingen vi har av solenergi till el vi har är ca 10%, så du skulle få högst 9 kW kraft från en 737 soluppsättning. Som vi ser från detta svar det tar 90 MW (megawatt) kraft för att få en 747 i luften, förutsatt att det tar ungefär 1/3 eller det (30MW eller 30000KW) för att få en 737 i luften, då kommer den här matrisen bara att generera 0,3% av el behövs, och det är det bästa möjliga fallet i den starkaste solen. Om det är grumligt eller på natten är du helt otur.
En lösning baserad på aktuell batteriteknik är adresserad här , och det är väldigt mycket nej just nu.
Teoretiskt sett är det inte möjligt att ett soldrivet passagerarflygplan kan vara lika bra som en jet-a1 driven passagerarjet, det beror på att solenergi inte är tillräcklig även om du hade 100% omvandling till el. Om batteritekniken skulle bli storleksordningar bättre än dess energitäthet jämfört med flytande bränslen så kan det mycket bra, det här är långt ifrån, de bästa batterierna som för närvarande är laboratoriekoncept är ungefär 1/5 av densiteten av flytande bränsle. När batterierna kommer dit kan solenergi ladda dem för flygningen. Det är faktiskt lika möjligt att solenergi kan användas för att göra flytande bränsle på ett förnyelsebart sätt från CO2 och andra delar i miljön. Biobränslen är soldrivna, men vi kan inte göra mycket av en dunk i bränsleanvändning med dem utan att ta mat av folks tallrikar, och personligen vill jag hellre äta!
För att täcka en flygplan i nuvarande design i solceller och koppla dem till elektriska motorer, snurrar fläktarna inte. Någonsin. Läs @ GdDs utmärkta svar av orsakerna.
Men dagens bil är inte heller en hästvagn med bensinmotor. Det har utvecklats och anpassats till möjligheterna. Samma måste hända med flyglinjen. Låt oss nu titta på vad som är möjligt. Att se tillbaka på historisk utveckling är meningsfull här, eftersom de tidiga pionjärerna också hade mycket tunga och lågmotorer till att arbeta med, och fortfarande kan de korsa Atlanten.
Den första Atlantkorsningen planerades av ett Zeppelin-besättning 1918, men den tyska regeringen förbjöd dem från att flyga. Så det föll till en brittisk kopia av en Zeppelin, R-34 , för att korsa Atlanten i båda riktningar 1919. Den hade 5 motorer på 270 hk vardera, vilket motsvarar 1006,7 kW. Med en längd av 196 m och en maximal diameter på 24 m hade den tillgängliga ytan för solceller varit cirka 3000 m², vilket skulle ge tillräckligt mycket ström om vi antar solceller med 40% effektivitet och klart väder. Naturligtvis skulle molntäcke, lägre solhöjd och speciellt nattfall resultera i mycket lägre effekt från cellerna. Om vi gör det heroiska antagandet om att solcellerna väger så mycket som vad som kan sparas i massa med moderna byggtekniker, är ett soldrivet luftfartyg i Atlantkryssningen ganska realistiskt. Men det gick inte ombord på många passagerare och skulle vara mycket långsamt.
Nu till tyngre än luften avdelningen. Den Vickers Vimy som Alcock och Whitten-Brown flög över Atlanten samma år hade en vinge på 40 kg / m². Om vi använder en förstärkt högvinkelförhållande vinge av samma vingelastning, är det mycket lätt och effektiva flygplan är möjligt. Genom att täcka vingen i högeffektiva solceller ger en effektbelastning på 10 W / kg med 45% cell effektivitet. Hur fort kan vi flyga med den kraften? Låt oss anta en L / D på 30 och 90% framdrivningseffektivitet, så vi har 270 W drivkraft per kg flygplan. minimum kraft som krävs för flygning är $ $ {{Cd} {cd}} och uttrycka detta i relativa termer och konkreta värden på havsnivå: $$ 270 W / kg = 9.80665 \ cdot 30 \ cdot \ sqrt {\ frac {2 \ cdot 9.80665} {1.225 \ cdot 40 \ cdot c_L}} $$ ger en höjningskoefficient på $ c_L $ = 0,475. Detta är faktiskt ganska lågt och motsvarar en flyghastighet på 28,73 m / s eller 55,8 kts, något nära Vimys maximala hastighet. Omfattar flygavståndet mellan La Guardia och Heathrow ( 2993 nm ) skulle det ta 53,6 timmar eller två dagar och fem½ timmar.
Om solen inte skulle ställa in, skulle det inte vara omöjligt att se solenergi. Se på befintliga solflygplan mönster som har liknande specifikationer. Den antagna höga effektiviteten gör det möjligt att bära lite nyttolast, men hela konceptet fungerar bara när solen skiner starkt. För att täcka de mörka timmarna måste batterier tas med, och hela nyttolasten måste offras för att bära batterierna.
Mitt svar är: Om du passerar Atlanten i ett luftfartyg, är det möjligt att framdriva solenergi i en inte så avlägsen framtid. Att korsa den i ett soldriven flygplan inom rimlig tid och i ett flygplan som är tillräckligt robust för att flyga även i dåligt väder, blir bara möjligt när superffektiva batterier kan transporteras tillsammans för att täcka kraven på natten. Detta är för närvarande ren science fiction.
Ja. Observera att din fråga inte anger hur ofta resorna ska göras.
Ta din Boeing 737, sätt så många solceller på det som möjligt, koppla dem till en anläggning som tar H2O och CO2 ut ur atmosfären och gör dem till något som är lämpligt som jetbränsle. När tankarna fyller, flyga någonstans.
Från siffrorna i GdD: s svar måste planet sitta i åratal mellan flygningar.
Det är omöjligt med dagens och morgondagens teknik.
Men någonsin är en väldigt lång tid. Ingen kan svara " nej " på din fråga med säkerhet!
Den här frågan anger inte om solpanelerna är fastsatta i planet eller ej. Om Boeing-planet är begränsat till sin egen yta, är ovanstående svar tillräckliga för att förklara NEJ>
Om inte solpanelerna är fästa i planet, JA. Med laserkraft. Se här >
De flesta av svaren antar att sollarenergin måste haverested på planet själv, men det finns inte tillräckligt med utrymme där. Men varför?
Det är möjligt att använda ett stort jordbaserat solbatteri för att sönderdela vatten i syre och väte. Eller använd bara vattenkraft - floder drivs av solen. Vattendrivna flygplan finns. Ett stort kommersiellt väteflygplan skulle kunna byggas till 2020 eller omkring.
Läs andra frågor om taggar aircraft-design electric-engine solar-power Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna