15 de febrero de 2014

Aviones a energía solar


Aviones a energía solar ya construidos Tripulados


1) Solar Challenger


El Solar Challenger es la mejora del “Gossmer Penguin”, diseñado por la empresa Aero Vironment y patrocinado por la empresa Dupont Corporation de EE.UU.. Tenía una envergadura de 14.3 metros y un peso de 90 kg y 16.128 células fotovoltaicas que cubrieron los alas, con una potencia total de 2.600 Wats. El Solar Challenger era capaz de alcanzar una altitud de 3.660 m, y en julio de 1981 la aeronave fue el primer avión solar en recorrer la distancia 262 km desde París a Manston en el Reino Unido y cruzar el canal de la mancha solamente usando energía solar.
El éxito del Solar Challenger provocó un interés creciente en el gobierno de EE.UU. respecto del vuelo solar y la financiación en investigación de aviones teledirigidos a energía solar para vuelos largos y a gran altitud. Debido a esto, la empresa AeroVironment empezó con el proyecto de HALSOL, que era un avión solar para volar a gran altitud, y fue iniciado en junio 1983. HALSOL era un ala voladora simple, de 30 metros de envergadura. El ala principal estaba hecho de lo fibra de carbono y Kevlar cubierto por una película de plástico de Mylar fino que lo hacía claro y muy liviano. El desarrollo del HALSOL fue hecho en secreto y nueve vuelos de HALSOL tuvieron lugar en el verano de 1983 en la base aérea de Lago, en Nevada (donde también el legendario bombardero invisible de F-117 fue evaluado y entró en servicio el mismo año). Los vuelos del HALSOL fueron dirigidos usando control remoto y baterías, dado que la aeronave no había sido equipada con células solares todavía. La aerodinámica de HALSOL fue revalidada, pero las pruebas resultaron en la conclusión de que la tecnología fotovoltaica no estaba lo suficientemente madura en ese momento.


1) Sunseeker

El avión solar Sunseeker fue realizado por el piloto y campeón de planeadores Eric Raymond .
Después de diseñar y desarrollar sus propios planeadores, fue invitado a pilotear la aeronave propulsada por la fuerza del hombre con pedales Musculair II diseñada y desarrollada por Gunther Rochelt.
Eric Raymond luego de volar la nave a energía muscular se dio cuenta de que con placas solares sobre las alas, podía tener más de diez veces la potencia que tenía con los pedales.
Con el estímulo de Klaus Savier y Gunther Rochelt, Eric desarrolló su concepto del avión solar. Los diseños previos tenían alas grandes, para captar grandes cantidades de energía. Pero Eric quería una aeronave más rápida así que diseñó alas más pequeñas, eficientes, y ligeras, pero dependía de baterías para suministrar energía en el momento de tomar altura y luego almacenaba energía cuando el avión quedaba planeando, las placas solares utilizadas pudieron suministrar la energía suficiente para mantener el vuelo a nivel.

Entre 1986 y 1990 construyó el avión solar al que llamó Sunseeker y durante el mes de agosto de 1990 lo pilotó desde California sobre la costa del océano Pacífico hasta Carolina del Norte en la costa del océano Atlántico en 21 días. Donde el tramo más largo recorrido por el avión fue de 400 km.

El "Sunseeker" pesa sin el piloto 89 kg y está fabricado con células de silicio amorfo. El sueño de Eric es volar alrededor del mundo con energía solar, lo cual prevee que es posible hacerlo aplicando la tecnología que ya está disponible.
Mas información:



3) Icare II


El avión solar Icaré II es un proyecto del cuerpo docente de la Facultad de tecnología de viajes espaciales de la universidad de Stuttgart en Alemania. Él avión es movido por medio de la energía solar y es un avión que esta dentro de la categoría de los aviónes solares. Con este proyecto, algunos premios fueron ganados y quedó en uso para el futuro. El vuelo de demostración de la capacidad de funcionamiento del avión fue de 350 Km de recorrido.




El Proyecto

El cuerpo docente de la Facultad de tecnólogia de viajes espaciales de la universidad de Stuttgart presento este avión en la competencia de Berblinger en Alemania donde el objetivo de dicha competencia era desarrollar un avión que utilize para su vuelo horizontal exclusivamente energía solar fotovoltaica y un motor eléctrico. El proyecto patrocinado por Baden - Württemberg y la universidad Stuttgart, fue desarrollado en la facultad de tecnólogia de viajes espaciales y dirigido por el profesor Voit – Nitschmann. El 7 de julio de 1996 este avión gano dicho concurso por ser el mas eficiente del concurso. También colaboraron con dicho proyecto estudiantes que realizaron aproximadamente 45 estudios sobre el rendimiento y el diseño estructural del avión.



Icaré II

El Icaré II es un planeador de gran rendimiento adaptado a su funcionamiento con energía solar, conjuntamente con el vuelo con térmicas caracteristico de los planeadores. Esto demostró que el vuelo con motor y témicas es posible. El motor es un motor eléctrico de 1200 w y esta colocado en el timón del avión para aumentar su rendimiento, para el inicio del vuelo se utiliza una batería cuya capacidad de almacenaje de energía es de 915 Wh que es cargada por los mismos paneles solares del avión cuando éste no esta en funcionamiento. Con las baterías que se utilizó en el primer vuelo del avión solo se llegaba a una altura de 400 m, debido al peso de éstas, pero con la colocación de baterias de Li–polímero se logró alcanzar alturas de 1200 m sobre el nivel del mar. Las características mas sobresalientes del avión son su bajo peso y el viajar a una velocidad baja que hace recordar a los viejos vuelos.

Especificaciones técnicas

Envergadura 25 m
Superficie de las alas 25 m2
Superficie de célula solar = 20.6 m ² ( 82 %de la superficie del ala)
Peso vacío : 264 kg
Carga adicional máxima 80 kg
Velocidad máxima permisible = 120 km / h
Duración de vuelo máxima utilizando unicamente las baterías : 40 minutos,
Alcance de máximo utilizando unicamente las baterías: 33,6 km,
Capacidad de carga de la batería : 915 wh
Potencia máxima del motor 12000 W
Eficiencia del motor 92%


Mas información:

http://www.ifb.uni-stuttgart.de/icare/icare.html




Aviones a energía solar ya construidos No Tripulados




1 ) Solong



AC Propulsión es una compañía de Alan Cocconi, y se dedica a la investigación, desarrollo y fabricación a pequeña escala de vehículos eléctricos. Desde 1991 la mayoría de los proyectos de la compañía han sido automovilísticos. El proyecto de este UAV Solong se basa en la demostración de la viabilidad de hacer un UAV (Vehículo aéreo no tripulado) que funcione con energía solar y que pueda mantenerse en vuelo perpetuo durante el día y la noche.









Aplicaciones

La gran duración de los vuelos que este avión eléctrico SoLong puede realizar le permite ser utilizado como plataforma de comunicaciones temporales o por grandes periodos de tiempo. Su tamaño regular, la propulsión eléctrica silenciosa y la utilización de fuentes de energía no contaminantes lo hace una alternativa práctica para otros UAV que ya se utilizan en otros fines. El esfuerzo de investigación y desarrollo están continuando hacia una reunión de datos de UAV completamente autónoma . La AC Propulsión es una compañía para clientes que no tengan aplicaciones militares.

Especificaciones técnicas

Envergadura 4.75m
Superficie de las alas: 1.50 m2
Peso: 12.8 kg
La baterías utilizadas son: 120 celdas de Li - Ion de Sanyo 18650
Las células solares utilizadas son: 76 Sunpower A300 solar
Potencia nominal de las células solares 225 W
Peso de la batería: 5.6 kg
Potencia máxima del motor: 800W
Minutos poder eléctricos para 95W de vuelo de nivel
Capacidad de almacenaje de energía de las baterías 1200 Wh
Alcance de control y telemetría: 8.000 m

Mas información:




3) Aviones desarrollados por la NASA Pathfinder, Pathfinder Plus, Centurión , y Helios

El programa de ERAST

El programa de tecnología (ERAST) es un programa para el uso de aviones como sensores ambientales de la administración espacial norteamericana. El programa de ERAST es una de las iniciativas de la administración espacial norteamericana diseñada para desarrollar nuevas tecnologías para continuar el liderazgo de EE.UU. en la industria espacial cada vez mas competitiva.
El enfoque principal de ERAST está sobre el desarrollo de aeronaves lentas que puedan operar y efectuar misiones de ciencia de larga duración en grandes altitudes, encima de los 20.000 m. Estas misiones pueden incluir muestras atmosféricas, la agrupación de las tormentas graves, el estudios de sobre la tierra, la obtención de imágenes espectrales para la observación de los cultivos, y servir de plataformas de telecomunicaciones.
Un esfuerzo paralelo al desarrollo de estas aeronaves es el desarrollando de sensores livianos y microminiaturizados para que puedan ser llevados por estos aviones. Las tecnologías adicionales consideradas por la alianza de ERAST de la administración espacial norteamericana incluyen materiales ligeros, aviónicas, la aerodinámica, y las otras formas de la propulsión apropiada para las altitudes extremas y para vuelos de larga duración.




Avión solar Pathfinder

Proviniendo del desarrollo del avión HALSOL en 1983 (posterior al Solar Challenger), el Pathfinder fue modificado con el agregado de las células solares actualizadas. Luego fue llevado a la base aérea de Dryden EE.UU. para nuevos vuelos de su etapa de desarrollo en el año 1995. El 11 de septiembre de 1995, el Pathfinder alcanzó una altitud de 15.400 m, estableciendo una nuevo registro de altitud para aeronaves solares.
Después de nuevas versiones actualizadas del avión en Dryden, a fines de 1996, el Pathfinder fue transferido a la base de misiles del Pacífico de la marina norteamericana en Barking Sands, Hawai. La isla de Hawai fue escogida como una ubicación óptima para evaluar el Pathfinder debido a los altos niveles de luz solar existentes en la zona, por el espacio aéreo y las frecuencias de radio disponibles y por la diversidad de los ecosistemas terrestres y costeros para validar aplicaciones de obtención de imágenes científicas.
En Hawai el Pathfinder realizó siete vuelos a gran altitud, uno de ellos llegó a una altitud que vatio el record del mundo para vuelos con aviones a hélice y para aviones solares y fue de 21.815 m.



Avión solar Pathfinder "Plus"

Durante 1998, el Pathfinder fue modificado a la configuración de Pathfinder Plus, y tenía una mayor envergadura de sus alas. El 6 de agosto de 1998, la aeronave modificada fue pilotada a una altitud de 24.460 m en el tercero de los vuelos de prueba durante el desarrollo de Pathfinder Plus sobre Hawai. El objetivo de los vuelos era revalidar el nuevo sistema de propulsión solar y la aerodinámica y la tecnología de los sistemas desarrollados para este Pathfinder Plus.
El cambio más perceptible es la instalación de una nueva sección del ala en su centro de 13,42 m de largo que incluye un plano aerodinámico de gran altitud. La nueva sección es dos veces mas larga que la sección del centro del Pathfinder original y incrementa la envergadura en conjunto del avión de 30 m a 36,9 m. La nueva sección del centro del ala es encabezada por células solares de silicio de mayor eficiencia desarrollada por SunPower Corp. Sunnyvale, California, que pueden transformar el 19 % de la energía solar que reciben por la energía eléctrica útil para el suministro a los motores eléctricos del avión. Eso si se compara con aproximadamente el 14 % de la eficiencia de las células solares anteriormente utilizadas que cubrían la mayor parte de la superficie de los paneles de ala del medio y de los exteriores del Pathfinder original. La potencia máxima fue aumentada de aproximadamente de 7.500 Watts en el Pathfinder a aproximadamente 12.500 Watts sobre Pathfinder Plus.
Además, el Pathfinder Plus tenía ocho motores eléctricos, dos más que la versión previa del Pathfinder original.

Avión solar Centurión

El Centurión, de la misma manera que sus predecesores inmediatos el Pathfinder y el Pathfinder Plus, es una aeronave de ala voladora pilotada por control remoto liviana y propulsada con energía solar en la que se utilizó para demostrar la tecnología de la aplicación de la energía solar para vuelos de larga duración y a gran altitud; y es considerado un avión de demostración de la tecnología y un prototipo para un futuro de aeronaves solares que podían quedarse en el aire por semanas o meses en el aire para realizar muestras científicas, misiones de obtención de imágenes o servir de plataformas de telecomunicaciones.
Aunque comparte gran parte de los conceptos de diseño del Pathfinder, el Centurión tiene una envergadura de 62,8 m, más de dos veces el ancho del Pathfinder y un 70 % más que el Pathfinder Plus. Al mismo tiempo, mantiene el cuerda del ala del Pathfinder, dando una proporción del ala de 26 a 1 en el ala del Centurión.

Los otros cambios visibles de su predecesor incluyen un plano aerodinámico del ala modificado diseñado para el vuelo a gran altitud. El ala flexible que fue fabricada principalmente de fibra de carbono y compuestos de epoxi, de grafito y de kevlar. El Centurión fue construido en cinco secciones, la sección del centro de 13,42 m de largo y las secciones del medio y las exteriores de 12,2 m de largo. Las cinco secciones tienen un grosor idéntico que es del 12 % de la cuerda del ala y que tenía aproximadamente 29,2 cm.
Las células solares que cubrirán la mayor parte de la superficie de ala superior proveían hasta 31 Kw de energía en el mediodía de un día de verano para el suministro de energía de los 14 motores eléctricos del avión, para los comandos del avión, para las comunicaciones y los demás sistemas electrónicos. El Centurión se movía a una velocidad relativa de vuelo de solamente 10 a 13 Km/h y también tenía un sistema de baterías de litio de alta densidad de energía almacenada que podía proveer de la energía necesaria para realizar un vuelo de 2 a 5 hs de duración después del anochecer. Los vuelos de prueba a poca altura iniciales en Dryden en 1998 se realizaban por la energía eléctrica suministrada por las baterías solamente, sin la instalación de las células solares.


Avión solar Helios

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La empresa constructora de estos aviones AeroVironment preveé que el Helios es la aeronave solar final que puede brindar vuelos prácticamente eternos en la estratosfera. Se basa en las tecnologías desarrolladas por el Patfhainder y el Centurión pero añade un sistema de almacenamiento de energía para el vuelo continuo en la noche. Con un tamaño de un 25 a un 50 % más grande que Centurión, el avión Helios almacenará hasta el dos tercios de la energía solar recibida por las células solares durante el día en las baterías eléctricas le litio y usará esta energía guardada en mantener el vuelo a su altitud durante toda la noche. Como renovará su energía todos los días con el sol, el Helios tendrá un vuelo con un límite práctico de hasta quizás seis meses de duración durante el verano.



Mas información:

http://www.nasa.gov/centers/dryden/news/FactSheets/FS-054-DFRC.html



4) Zephyr


El Zephyr fue diseñado por la empresa privada de seguridad y defensa QinetiQ de Inglaterra. El avión sólo pesa 14 kilogramos, con alas de 12 metros de envergadura. Tiene el record de velocidad: 252 Km/h y puede volar durante meses alimentado con la energía solar en altitudes de hasta 40 mil metros.


El Zephyr es simplemente un versión aligerada de un proyecto que ya lleva mucho tiempo en su desarrollaro de un sistema de UAV barato capaz de realizar recolecciones de datos constante a altas altitudes del orden de los 30 km y además se puede utilizar como plataforma de telecomunicaciones sobre una franja de 300 Km.
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Durante el mes de agosto de este 2007 en la base que Estados Unidos tiene en Arenas Blancas (Nuevo México), logro el record de permanencia de un avión en vuelo que fue de 54 horas. Si bien no es el primer avión a energía solar en lograr una permanencia de dos noches propulasdo con energía solar, sí el que más tiempo se ha mantenido en lo alto en vuelo continuo. En el 2005 el avión solar SoLong, de la firma estadounidense AC Propulsion, también fue capaz de volar durante dos noches, pero no mantuvo su maquinaria en marcha durante todo el trayecto, sino que tuvo que planear a intervalos.

Mas Información:




2) Solitair


El Solitair es un UAV (Vehículo aéreo no tripulado) que funciona a energía solar diseñado para su funcionamiento en latitudes medias. Lo que caracteriza al Solitair (Avión solar eléctrico para vuelos largos a gran altitud) son sus alas gigantes, que tienen cinco metros y medio de largo y con placas solares graduables para una absorción de la radiación solar óptima de acuerdo a la latitud que se encuentre el avión. Fue diseñado por el DLR Instituto de Sistemas de Vuelo de Alemania en cooperación con la Universidad Técnica de Munich en Alemania y se desarrollo específicamente para realizar estudios diversos en las latitudes norteñas de Europa.


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