El AstroFlight Sunrise fue un demostrador de tecnología de aviones eléctricos experimentales no tripulados y el primer avión en volar con energía solar . [1]
AstroVuelo Amanecer | |
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Papel | Aviones experimentales |
origen nacional | Estados Unidos |
Fabricante | AstroVuelo |
Diseñador | Roland Boucher |
Primer vuelo | 4 de noviembre de 1974 |
Estado | Retirado |
Número construido | 2 |
Concebido por primera vez en noviembre de 1970, el Sunrise voló por primera vez el 4 de noviembre de 1974 desde Bicycle Lake, un lecho seco de un lago en la Reserva Militar de Fort Irwin , California , Estados Unidos . El primer prototipo fue destruido en su 28 ° vuelo por turbulencias. El mejorado Sunrise II voló al año siguiente. [1] [2] [3] [4]
Desarrollo
Mientras trabajaba como ingeniero en Hughes Aircraft , Roland Boucher comenzó a trabajar en el diseño de un concepto de avión de propulsión eléctrica en noviembre de 1970, calculando que las baterías de níquel-cadmio actuales disponibles serían suficientes para mantener el vuelo utilizando un modelo de planeador de radiocontrol. Los primeros proyectos experimentales demostraron el sonido del concepto y, en 1973, Boucher centró su atención en la creación de un avión a gran altitud con energía solar que tendría una resistencia ilimitada. [1]
Boucher explicó el proyecto a sus superiores en Hughes Aircraft en 1972 y después de revisarlo, la compañía entregó el proyecto a Boucher en 1973. Boucher tomó una licencia de Hughes para continuar con el proyecto y se unió a su hermano, Bob Boucher, en AstroFlight . un pequeño fabricante de aviones modelo en Venice, California . Después de volar con éxito un dron eléctrico con una carga útil de 2 kg (5 lb) en un proyecto de DARPA para Northrop Corporation , se trasladaron al Proyecto Sunrise. [5]
Usando células solares disponibles en el mercado que producen solo un 10% de eficiencia, Boucher calculó que su proyecto debería poder volar con aproximadamente 0,5 kW (0,7 hp). La aeronave se concibió como un planeador no tripulado que tendría una altitud operativa de 73.000 pies (22.250 m), impulsado por un solo motor eléctrico de imán de samario y cobalto , el primer motor de este tipo en el mundo. La aeronave no usaría baterías y, en cambio, descendería por la noche desde su altitud operativa hasta aproximadamente 10,000 pies (3,048 m) al amanecer, antes de que la energía solar estuviera nuevamente disponible para el ascenso. [6] [7] [8]
Boucher vio el Sunrise como una prueba de concepto para un avión de seguimiento que sería capaz de permanecer en el aire durante meses a una altitud de 100.000 pies (30.480 m). [5] [9]
El Proyecto Sunrise fue financiado por DARPA a partir de enero de 1974 y administrado por Lockheed Aircraft Corporation de Sunnyvale, California , y el contrato especificaba una "aeronave de prueba de concepto impulsada únicamente por la luz solar incidente en las superficies de las alas". [9]
Roland Boucher asumió la tarea del diseño estructural, aerodinámica, telemetría, control y navegación. También diseñó la integración del panel solar, los motores eléctricos, la caja de cambios y la hélice. Seleccionó un perfil aerodinámico Eppler 387 para el ala. Las células solares eran unidades comerciales redondas de 5 cm (2,0 pulgadas) proporcionadas por Heliotech . El fuselaje real fue construido por un equipo dirigido por el experto constructor de modelos Phil Bernhardt. [5]
La envergadura del ala del Sunrise era de 32 pies (10 m) y la aeronave tenía un peso bruto de 22 lb (10 kg). La carga alar fue muy baja de 4 onzas por pie cuadrado (0.011 kg / m2). La estructura de la aeronave se construyó con abeto, balsa y arce. Debido a su rugosidad, las células solares solo se montaron en los dos tercios de popa de la superficie superior del ala. [9]
Los largueros de las alas se construyeron con tapas de mástil de abeto con dobladores de arce en todos los puntos de sujeción y dos redes de cizalla de balsa de 3 ⁄ 32 pulgadas (2 mm) unidas a Tiras de balsa de 1 ⁄ 8 a 3 ⁄ 8 pulg. (3 a 10 mm) en los largueros del ala. Las costillas estaban hechas de Balsa de 3 ⁄ 32 pulgadas (2 mm). Esta construcción resultó en una caja de balsa con tapas de pícea cónicas. El borde de ataque estaba cubierto con 1 ⁄ 32 pulg. (0,8 mm) de balsa para formar un larguero en D del borde de ataque. El borde de fuga estaba formado por dos 2 pulgadas (51 mm) de ancho Láminas de 0,8 mm ( 1 ⁄ 32 pulg.) Que forman un triángulo con Secciones verticales de larguero de 1 ⁄ 8 a 3 ⁄ 8 pulg. (3 a 10 mm) entre las nervaduras. La cobertura fue de 1/2 mil de Mylar . El ala de 32 pies (10 m) de luz pesaba 5 lb (2 kg) y era capaz de soportar cargas de hasta 100 libras. [10]
El control se realizó a través de un transmisor y receptor de telemetría diseñado y construido por S & O Radio . La radio estándar de seis canales S&O tenía canales para el ascensor, el timón, el motor encendido y apagado y el modo de funcionamiento de la célula solar. Las células solares pueden configurarse para funcionamiento en serie o en paralelo . Las funciones de telemetría proporcionadas proporcionaron datos sobre la corriente del motor, el voltaje del motor, las RPM del motor, la velocidad del aire y dos referencias de rumbo de una brújula solar para la navegación. [8]
Historia operativa
Las pruebas de vuelo comenzaron en 1974 en Bicycle Lake, California. Los primeros vuelos se realizaron con energía de la batería, utilizando un lanzamiento de cuerda elástica a 20 pies (6 m). En su primer vuelo, la aeronave alcanzó los 500 pies, antes de regresar para aterrizar. [2]
La falta de días soleados retrasó las pruebas de vuelo, pero en total se realizaron 28 vuelos. El amanecer subiría lentamente al principio hasta que sus células solares se enfriaran y aumentara su eficiencia. En su vuelo número 28, la aeronave fue destruida cuando voló demasiado cerca de una nube cúmulo a unos 8.000 pies (2.438 m) y la turbulencia asociada rompió la estructura de la aeronave. [2]
Secuelas
El éxito de los vuelos que se habían completado permitió a Boucher afirmar:
El Proyecto Sunrise había demostrado la viabilidad del vuelo con energía solar a altitudes extremas ". [2]
DARPA y Lockheed propusieron un diseño de continuación del Sunrise para ser alimentado por la noche con baterías en lugar de simplemente deslizarse. Roland Boucher diseñó el segundo avión utilizando paneles solares de mayor eficiencia que eran aerodinámicamente más suaves. [11]
Roland Boucher se había agotado físicamente por su trabajo en el Sunrise inicial y sufría de insuficiencia cardíaca congestiva . Fue ingresado en cuidados intensivos en el Hospital de Santa Mónica . Mientras estaba en el hospital, renunció a AstroFlight y vendió sus intereses en la empresa a su hermano Bob Boucher, quien continuó trabajando en el segundo avión Sunrise. Después de recuperarse, Roland Boucher volvió a trabajar en Hughes Aircraft en programas militares clasificados. [11]
El Sunrise II voló por primera vez el 27 de septiembre de 1975 desde Nellis AFB , cerca de Las Vegas, Nevada . [3] [4]
Variantes
- Proyecto Sunrise Prototype # 1 (Sunrise I)
- Avión inicial volado por primera vez en 1974 [1]
- Proyecto Sunrise Prototype # 2 (Sunrise II)
- 1975 versión mejorada para demostración de vuelo a gran altitud [12]
Especificaciones (Sunrise I)
Datos del sitio web de Project Sunrise [9] [10]
Características generales
- Tripulación: Ninguno
- Longitud: 4,36 m (14 pies 4 pulgadas)
- Envergadura: 32 pies (9,8 m)
- Superficie aerodinámica : Eppler 387
- Peso vacío: 22 libras (10 kg)
- Peso máximo al despegue: 27 lb (12 kg)
- Planta motriz: 1 × motor eléctrico de imán de samario-cobalto , transmisión por correa 6: 1, alimentado por 1.872 células solares redondas de 5 cm de diámetro, 0,60 hp (0,45 kW)
- Hélices: 2 palas, 0,76 m (2 pies 6 pulgadas) de diámetro
Actuación
- Velocidad de crucero: 14 mph (22 km / h, 12 nudos)
- Techo de servicio: 22.000 m (73.000 pies) Techo de diseño
- Velocidad de ascenso: 150 pies / min (0,76 m / s)
- Carga alar : 0,0023 lb / ft2 (0,011 kg / m 2 )
Ver también
- Aviones eléctricos
Aeronaves de función, configuración y época comparables
- Elevador Solar Mauro
- Desarrollos de aviones con energía solar Solar One
Referencias
- ^ a b c d Boucher, Roland (sin fecha). "Proyecto Sunrise pág. 1" . Consultado el 23 de septiembre de 2009 .
- ^ a b c d Boucher, Roland (sin fecha). "Proyecto Amanecer pág. 13" . Consultado el 23 de septiembre de 2009 .
- ^ a b Newcome, Laurence R. (2004). Aviación no tripulada: una breve historia de los vehículos aéreos no tripulados . Consultado el 23 de septiembre de 2009 .
- ^ a b Curry, Marty (marzo de 2008). "Investigación de energía solar y Dryden" . Archivado desde el original el 28 de octubre de 2009 . Consultado el 15 de septiembre de 2009 .
- ^ a b c Boucher, Roland (sin fecha). "Proyecto Sunrise pág. 9" . Consultado el 23 de septiembre de 2009 .
- ^ Boucher, Roland (sin fecha). "Proyecto Sunrise pág. 2" . Consultado el 23 de septiembre de 2009 .
- ^ Boucher, Roland (sin fecha). "Proyecto Sunrise pág. 4" . Consultado el 23 de septiembre de 2009 .
- ^ a b Boucher, Roland (sin fecha). "Proyecto Sunrise pág. 11" . Consultado el 23 de septiembre de 2009 .
- ^ a b c d Boucher, Roland (sin fecha). "Proyecto Amanecer pág. 8" . Consultado el 23 de septiembre de 2009 .
- ^ a b Boucher, Roland (sin fecha). "Proyecto Sunrise pág. 10" . Consultado el 23 de septiembre de 2009 .
- ^ a b Boucher, Roland (sin fecha). "Proyecto Amanecer pág. 16" . Consultado el 23 de septiembre de 2009 .
- ^ AIAA-84-1429 Historia del vuelo solar Robert J. Boucher
enlaces externos
- Página web oficial
- Foto de la salida del sol mostrando células solares
- Foto del amanecer en el despegue