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Solar Impulse es un proyecto de avión suizo experimental de largo alcance con energía solar , y también es el nombre de los dos aviones operativos del proyecto. [1] El proyecto, con financiación privada, está dirigido por el ingeniero y empresario suizo André Borschberg y el psiquiatra y aeronáutico suizo Bertrand Piccard , quien copiloto Breitling Orbiter 3 , el primer globo en dar la vuelta al mundo sin escalas. [2] Los objetivos del proyecto Solar Impulse eran realizar la primera circunnavegación de la Tierra en un avión pilotado de ala fija que utiliza únicamente energía solar y llamar la atención sobre las tecnologías limpias.. [3]

El avión es un monoplano de un solo asiento alimentado por células fotovoltaicas ; es capaz de despegar por sus propios medios. El prototipo, a menudo denominado Solar Impulse 1 , fue diseñado para permanecer en el aire hasta 36 horas. [4] Realizó su primer vuelo de prueba en diciembre de 2009. En julio de 2010, voló un ciclo solar diurno completo , incluidas casi nueve horas de vuelo nocturno, en un vuelo de 26 horas. [5] Piccard y Borschberg completaron con éxito vuelos con energía solar desde Suiza a España y luego a Marruecos en 2012, [6] y realizaron un vuelo de varias etapas a través de los EE. UU. En 2013. [7] [8]

Un segundo avión, terminado en 2014 y llamado Solar Impulse 2 , lleva más células solares y motores más potentes, entre otras mejoras. El 9 de marzo de 2015, Piccard y Borschberg comenzaron a dar la vuelta al mundo con Solar Impulse 2 , partiendo de Abu Dhabi en los Emiratos Árabes Unidos. [9] Estaba previsto que el avión regresara a Abu Dhabi en agosto de 2015 después de un viaje de varias etapas alrededor del mundo. [10] Para junio de 2015, el avión había atravesado Asia, [11] y en julio de 2015, completó el tramo más largo de su viaje, desde Japón a Hawai. [12]Durante ese tramo, las baterías de la aeronave sufrieron daños térmicos y tardaron meses en reemplazarse. [13] Se instaló un sistema de enfriamiento de batería y Solar Impulse 2 reanudó la circunnavegación en abril de 2016, cuando voló a California. [14] [15] Continuó a través de los EE. UU. Hasta que llegó a la ciudad de Nueva York en junio de 2016. [16] Más tarde ese mes, el avión cruzó el Océano Atlántico hacia España. [17] Se detuvo en Egipto [18] antes de regresar a Abu Dhabi el 26 de julio de 2016, más de 16 meses después de su partida, completando la primera circunnavegación de la Tierra de aproximadamente 42.000 kilómetros (26.000 millas) por un piloto fijo. aviones de ala que utilizan únicamente energía solar. [19]

Desarrollo y financiación de proyectos [ editar ]

Bertrand Piccard inició el proyecto Solar Impulse en noviembre de 2003 después de realizar un estudio de viabilidad en asociación con la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) . [20] Como ingeniero mecánico, el cofundador André Borschberg dirigió la construcción de cada avión y supervisa la preparación de las misiones de vuelo. [21] En 2009, habían reunido un equipo multidisciplinario de 50 ingenieros y especialistas técnicos de seis países, con la asistencia de unos 100 asesores externos y 80 socios tecnológicos. [22] [23]

El proyecto está financiado por una serie de empresas privadas y particulares, además de recibir alrededor de 6 millones de francos suizos ( 6,4 millones de dólares estadounidenses ) en fondos del gobierno suizo. [24] Los patrocinadores financieros privados del proyecto incluyen Omega SA , Solvay , Schindler , ABB [25] y Peter Diamandis . [26] La EPFL , la Agencia Espacial Europea y Dassault han proporcionado su experiencia técnica, mientras que SunPower proporcionó las células fotovoltaicas de la aeronave. [27] [28]

Piccard afirmó que todo el proyecto desde sus inicios en 2003 hasta mediados de 2015 había costado 150 millones de euros. [29] Recaudó otros 20 millones de euros a finales de 2015 para continuar el vuelo alrededor del mundo. [30]

Línea de tiempo [ editar ]

  • 2002: [31] Estudio de viabilidad en la École Polytechnique Fédérale de Lausanne
  • 2004-2005: desarrollo del concepto
  • 2006: Simulación de vuelos de larga distancia
  • 2006-09: Construcción del primer prototipo (HB-SIA; Solar Impulse 1 )
  • 2009: primer vuelo de Solar Impulse 1
  • 2009-2011: vuelos de prueba tripulados [32]
  • 2011-2012: más vuelos de prueba a través de Europa y África del Norte
  • 2011-13: Construcción del segundo prototipo (HB-SIB; Solar Impulse 2 )
  • 2013: Vuelo de Continental a través de los EE. UU. Por Solar Impulse 1 [1] [7] [8]
  • 2014: primer vuelo de Solar Impulse 2
  • 2015–2016: Circunnavegación de la Tierra por Solar Impulse 2 , realizada en diecisiete etapas durante 16 meses y medio [19]

Solar Impulse 1 (HB-SIA) [ editar ]

Solar Impulse 1 - fuselaje y motores
Solar Impulse 1 - estructura de ala

El primer avión Solar Impulse, registrado como HB-SIA, fue diseñado principalmente como un avión de demostración. Tiene una cabina no presurizada y una sola ala con una envergadura similar a la del avión Airbus A340 . Debajo del ala hay cuatro góndolas , cada una con un juego de baterías de polímero de litio , un motor eléctrico de 10 hp (7,5 kW) y una hélice de dos palas. Para mantener el ala lo más ligera posible, se utilizó una estructura tipo sándwich de nido de abeja de fibra de carbono personalizada . [33] 11.628 células fotovoltaicasen la superficie superior del ala y el estabilizador horizontal generan electricidad durante el día para alimentar los motores eléctricos y cargar las baterías permitiendo volar por la noche, lo que teóricamente permite que el avión monoplaza permanezca en el aire indefinidamente. [34] [35]

La principal limitación de diseño de la aeronave es la capacidad de las baterías de polímero de litio. Durante un ciclo óptimo de 24 horas, los motores pueden entregar un promedio combinado de aproximadamente 8 hp (6 kW), aproximadamente la potencia utilizada por el Flyer de los hermanos Wright , el primer avión propulsado con éxito, en 1903. [33] Además de Con la carga almacenada en sus baterías, la aeronave utiliza la energía potencial de altura ganada durante el día para impulsar sus vuelos nocturnos. [36]

Especificaciones [ editar ]

Datos del Proyecto Solar Impulse [33] y Díaz [37]

Características generales

  • Tripulación: 1
  • Longitud: 71 pies 8 pulg (21,85 m)
  • Envergadura: 208 pies 0 pulg (63,4 m)
  • Altura: 6,40 m (21 pies 0 pulg)
  • Área del ala: 2200 pies cuadrados (200 m 2 )
  • Relación de aspecto: 19,7
  • Peso bruto: 3,500 libras (1,600 kg)
  • Peso máximo de despegue: 4400 lb (2000 kg)
    Velocidad de despegue: 35 kilómetros por hora (22 mph)
  • Planta motriz: 4 motores eléctricos de 10 CV, batería de iones de litio de 21 kWh
  • Hélices: una sola hoja, 11 pies 0 pulg. (3,5 m) de diámetro 11,628 células fotovoltaicas con un valor máximo de 45 kW: 200 m 2

Rendimiento

  • Velocidad de crucero: 43 mph (70 km / h, 38 nudos)
  • Resistencia: aproximadamente 36 horas
  • Techo de servicio: 27.900 pies (8.500 m) con una altitud máxima de 12.000 metros (39.000 pies)
  • Potencia / masa : ()

Historial operativo [ editar ]

Vuelo inaugural y otros vuelos tempranos [ editar ]

Solar Impulse 1 durante su primer vuelo de prueba "Flea Hop" en Dübendorf el 3 de diciembre de 2009

El 26 de junio de 2009, Solar Impulse 1 se presentó por primera vez al público en la base aérea de Dübendorf , Suiza. Después de las pruebas de rodaje, se realizó un vuelo de prueba de salto corto el 3 de diciembre de 2009, [38] pilotado por Markus Scherdel. [39] Borschberg, codirector del equipo del proyecto, dijo sobre el vuelo:

"Fue un día increíble. El avión voló a unos 350 metros (1150 pies) y alrededor de 1 metro (3 pies 3 pulgadas) sobre el suelo ... El objetivo no era llegar alto sino aterrizar en la misma pista en un velocidad para probar su capacidad de control y tener una primera sensación de sus características de vuelo ... la nave se comportó tal como esperaban los ingenieros. Es el final de la fase de ingeniería y el comienzo de la fase de prueba de vuelo ". [39]

El 7 de abril de 2010, el avión realizó un vuelo de prueba de 87 minutos, pilotado por Markus Scherdel. Este vuelo alcanzó una altitud de 1.200 m (3.937 pies). [40] [41] El 28 de mayo de 2010, el avión realizó su primer vuelo impulsado íntegramente por energía solar, cargando sus baterías en vuelo. [42]

Primer vuelo nocturno [ editar ]

El 8 de julio de 2010, Solar Impulse 1 logró el primer vuelo tripulado con energía solar de 26 horas del mundo. [43] [44] [45] El avión fue piloteado por Borschberg y despegó a las 6:51 am hora de verano de Europa Central (UTC + 2) el 7 de julio desde la base aérea de Payerne , Suiza. Regresó para aterrizar a la mañana siguiente a las 9:00 am hora local. [46] Durante el vuelo, el avión alcanzó una altitud máxima de 8.700 m (28.500 pies). [47] En ese momento, el vuelo era el más largo y más alto jamás realizado por un avión tripulado con energía solar; estos registros fueron reconocidos oficialmente por la Fédération Aéronautique Internationale(FAI) en octubre de 2010. [48] [49]

Vuelos internacionales e intranacionales [ editar ]

Bélgica y Francia (2011) [ editar ]
Solar Impulse 1 en el aeropuerto de Bruselas en mayo de 2011.

El 13 de mayo de 2011 a las 21:30 hora local, el avión aterrizó en el aeropuerto de Bruselas , después de completar un vuelo de 13 horas desde su base de operaciones en Suiza. Fue el primer vuelo internacional del Solar Impulse, que voló a una altitud promedio de 6.000 pies (1.800 m) para una distancia de 630 km (391 millas), con una velocidad promedio de 50 km / h (31 mph). La lenta velocidad de crucero de la aeronave requería operar a una altitud media, lo que permitía enrutar un tráfico aéreo mucho más rápido a su alrededor. [50] El avión fue pilotado por Borschberg. El otro cofundador del proyecto, Piccard, dijo en una entrevista después del aterrizaje: "Nuestro objetivo es crear una revolución en la mente de las personas ... para promover las energías solares, no necesariamente una revolución en la aviación". [51] [52]

Se intentó un segundo vuelo internacional al Salón Aeronáutico de París el 12 de junio de 2011, pero el avión dio media vuelta y regresó a Bruselas debido a las condiciones meteorológicas adversas. [53] En un segundo intento el 14 de junio, Borschberg aterrizó con éxito el avión en el aeropuerto Le Bourget de París después de un vuelo de 16 horas. [54]

Primer vuelo intercontinental (2012) [ editar ]

El 5 de junio de 2012, Solar Impulse completó con éxito su primer vuelo intercontinental, un viaje de 19 horas desde Madrid , España, a Rabat , Marruecos. [6] Durante el primer tramo del vuelo desde la base aérea de Payerne a Madrid, la aeronave batió varios récords adicionales de vuelo solar, incluido el vuelo solar más largo entre puntos de referencia declarados previamente (1.099,3 km (683 millas)) y a lo largo de un curso (1,116 km (693 mi)). [55]

Estados Unidos (2013) [ editar ]
Solar Impulse 1 en exhibición en el Aeropuerto Internacional John F. Kennedy , Nueva York, el 14 de julio de 2013.

El 3 de mayo de 2013, el avión inició su vuelo a través de Estados Unidos con un viaje desde Moffett Field en Mountain View, California , hasta el aeropuerto Phoenix Goodyear en Arizona. Los tramos sucesivos del vuelo terminaron en el aeropuerto de Dallas-Fort Worth , Lambert-St. Louis International Airport , [56] Cincinnati Municipal Lunken Airport para cambiar de piloto y evitar fuertes vientos, [57] y Washington Dulles International Airport . [58] El 6 de julio de 2013, tras una larga escala en Washington, Solar Impulse completó su viaje a campo traviesa, aterrizando en el Aeropuerto Internacional JFK de la ciudad de Nueva York a las 11:09 pm EDT. [8][59] El aterrizaje ocurrió tres horas antes de lo previsto originalmente, porque un sobrevuelo planeado de la Estatua de la Libertad fue cancelado como resultado de daños en la cubierta del ala izquierda. [8]

Cada tramo de vuelo tomó entre 14 y 22 horas. [7] [60] El segundo tramo de la aeronave de su viaje el 23 de mayo a Dallas-Fort Worth cubrió 1.541 kilómetros (958 millas) y estableció varios nuevos récords mundiales de distancia en la aviación solar. [61] Solar Impulse 1 se exhibió públicamente en JFK después de su aterrizaje. En agosto de 2013, se desmontó y luego se transportó a través de un Cargolux B-747-400F a la base aérea de Dübendorf , donde se almacenó en un hangar.

Ruta detallada

Fuente: [62]

Aeronave en exhibición [ editar ]

En marzo de 2015, el avión fue transportado en camión a París para formar parte de la exposición permanente en la Cité des Sciences et de l'Industrie . [64]

Solar Impulse 2 (HB-SIB) [ editar ]

Solar Impulse 2 en la Base Aérea de Payerne en noviembre de 2014

Historia de la construcción [ editar ]

La construcción comenzó en 2011 en el segundo avión, conocido como Solar Impulse 2 , que lleva el registro suizo HB-SIB. La finalización se planeó inicialmente para 2013, con una circunnavegación del mundo de 25 días prevista para 2014. Se produjo una falla estructural en el larguero principal de la aeronave durante las pruebas estáticas en julio de 2012, lo que provocó retrasos en el programa de pruebas de vuelo para permitir reparaciones. El primer vuelo de Solar Impulse 2 tuvo lugar en la base aérea de Payerne el 2 de junio de 2014. [65]

Diseño [ editar ]

La envergadura del Solar Impulse 2 es de 71,9 m (236 pies), un poco menos que la de un Airbus A380 , el avión de pasajeros más grande del mundo , [37] pero en comparación con el A380 de 500 toneladas, [66] el Solar Impulse de fibra de carbono. pesa solo alrededor de 2,3 toneladas (5,100 libras), poco más que un SUV promedio . [67] Cuenta con una cabina no presurizada de 3.8 metros cúbicos (130 pies cúbicos) de tamaño [68] y aviónica avanzada , incluida la funcionalidad limitada de un piloto automático que permite al piloto dormir hasta 20 minutos a la vez, [69 ]permitiendo vuelos transcontinentales y transoceánicos de varios días. [22] El oxígeno suplementario y varios otros sistemas de apoyo ambiental permiten al piloto navegar hasta una altitud de 12.000 metros (39.000 pies). [37]

Especificaciones [ editar ]

Trajes de vuelo usados ​​en Solar Impulse

Datos del proyecto Solar Impulse [23]

Características generales

  • Tripulación: 1
  • Longitud: 22,4 m (73 pies 6 pulgadas)
  • Envergadura: 71,9 m (236 pies 0 pulgadas)
  • Altura: 6,37 m (20 pies 11 pulgadas)
  • Peso bruto: 2,300 kg (5,100 lb)
  • Velocidad de despegue: 36 km / h (22,4 mph)
  • Área del ala: 17.248 células solares fotovoltaicas cubren la parte superior de las alas, el fuselaje y el plano de cola para un área total de 269.5 m 2 (2.901 pies cuadrados) (nominal de 66 kW pico)
  • Planta motriz: 4 motores eléctricos con 4 baterías de iones de litio de 41 kWh (633 kg (1396 lb)), que proporcionan 13,0 kW (17,4 hp) cada una [32]
  • Hélices: 4,0 m (13 pies 1 pulgada) de diámetro

Rendimiento

  • Velocidad máxima: 140 km / h (87 mph, 76 nudos)
  • Velocidad de crucero: 90 km / h (56 mph, 49 kN) 60 km / h (37 mph) por la noche para ahorrar energía
  • Techo de servicio: 8.500 m (27.900 pies) con una altitud máxima de 12.000 metros (39.000 pies)

Historial operativo [ editar ]

Solar Impulse 2 se mostró públicamente por primera vez el 9 de abril de 2014. [23] Su vuelo inaugural tuvo lugar el 2 de junio de 2014, pilotado por Markus Scherdel. [70] La aeronave promedió una velocidad respecto al suelo de 30 nudos (56 km / h) y alcanzó una altitud de 5.500 pies (1.700 m). [71] El primer vuelo nocturno se completó el 26 de octubre de 2014 y la aeronave alcanzó su altitud máxima durante un vuelo el 28 de octubre de 2014.

2015-16 circunnavegación de la Tierra [ editar ]

Ruta de circunnavegación de Solar Impulse 2 .

El trabajo de reparación en el larguero principal de la aeronave retrasó la circunnavegación de la Tierra de Solar Impulse 2 de 2012 a 2015. [72] La aeronave fue entregada a la ciudad de Masdar en Abu Dhabi para la Cumbre Mundial de Energía Futura a fines de enero de 2015, [73] y comenzó el viaje desde el Aeropuerto Ejecutivo de Al Bateen el 9 de marzo de 2015. [9] [74] Estaba programado para regresar al mismo lugar en agosto de 2015. [10] [75] Se estableció un centro de control de misión para la circunnavegación en Mónaco, utilizando enlaces satelitales para recopilar telemetría de vuelo en tiempo real y permanecer en contacto constante con la aeronave y el equipo de soporte. [76] La ruta seguida por Solar Impulse 2 estaba completamente en el hemisferio norte . Salió de Abu Dhabi, luego se dirigió hacia el este hasta las cercanas Omán e India. [75] [77] Originalmente se planearon doce paradas a lo largo de la ruta, con los pilotos Borschberg y Piccard alternando; en cada parada, la tripulación esperaba buenas condiciones meteorológicas a lo largo del siguiente tramo de la ruta. [78] Durante la mayor parte de su tiempo en el aire, Solar Impulse 2navegaba a una velocidad respecto al suelo de entre 50 y 100 kilómetros por hora (31 y 62 mph), generalmente en el extremo más lento de ese rango durante la noche para ahorrar energía. Los tramos del vuelo que cruzaron los océanos Pacífico y Atlántico fueron las etapas más largas de la circunnavegación, y tomaron hasta cinco días y noches. [10] [79] En vuelos de varios días, los pilotos tomaron siestas de 20 minutos y usaron yoga u otros ejercicios para promover el flujo sanguíneo y mantener el estado de alerta. [68]

Solar Impulse 2 en su hangar en Hawaii, 2016

A finales de mayo de 2015, el avión había atravesado Asia. [80] Hizo una escala no programada en Japón para esperar un clima favorable sobre el Pacífico, aumentando el número esperado de tramos del viaje a 13. [11] [81] El avión comenzó el vuelo de Japón a Hawai el 28 de junio de 2015 ( 29 de junio, hora local de Japón). [82] Con Borschberg en la cabina, llegó a Hawai el 3 de julio, estableciendo nuevos récords para el vuelo solar más largo del mundo tanto por tiempo (117 horas, 52 minutos) como por distancia (7.212 km; 4.481 millas). La duración del vuelo también fue un récord para el vuelo en solitario más largo , por tiempo, para cualquier avión. [12] [83] [84]Durante ese tramo, las baterías del avión se dañaron por sobrecalentamiento porque estaban empaquetadas con demasiado aislamiento. Hubo que pedir piezas nuevas y, como era tarde en la temporada y los días se acortaban en el hemisferio norte, el avión aterrizó en Hawai. El Departamento de Transporte de Estados Unidos almacenó la aeronave en un hangar en el aeropuerto de Kalaeloa en Oahu . [85] [86] Se fabricaron e instalaron nuevas baterías en el avión. Los vuelos de prueba comenzaron en febrero de 2016 [87] para prepararse para la reanudación de la circunnavegación una vez que los días del hemisferio norte se alargaran lo suficiente como para permitir vuelos de varios días con energía solar. [13] [30]Una ventana de tiempo favorable se abrió en abril de 2016, y el avión reanudó su viaje, [14] [88] aterrizando en Moffett Field , en California, el 23 de abril. [15] Durante ese vuelo, Piccard, a través de un enlace de video en vivo, habló con Ban Ki-Moon y Doris Leuthard ante la Asamblea General de las Naciones Unidas , desde la cabina del Solar Impulse 2 , comentando sobre la histórica firma del Acuerdo de París ese día . y discutir cómo el uso de tecnologías limpias puede crear empleos y combatir el calentamiento global . [89] Se agregaron etapas adicionales del vuelo en los EE. UU. Como Solar Impulse 2.voló a Phoenix, Arizona, [90] [91] Tulsa, Oklahoma , [92] Dayton, Ohio , [93] Lehigh Valley , Pensilvania [94] y la ciudad de Nueva York, llegando allí el 11 de junio de 2016. [16] Piccard pilotó la aeronave cruzó el Océano Atlántico, llegando a Sevilla , España, el 23 de junio. [17] La aeronave se detuvo a continuación en El Cairo , Egipto, el 13 de julio, [18] y aterrizó en Abu Dhabi el 26 de julio, completando el viaje alrededor del mundo en un total de 17 etapas y 16 meses y medio; fue la primera circunnavegación de la Tierra por un avión de ala fija pilotado que utiliza únicamente energía solar. [19]

Ruta detallada [ editar ]

Notas:
  • ^ N1 - La etapa 7 se planeó como un vuelo de 144 horas desdeNanjing, China a Hawai (4.931 millas náuticas (9.132 km)). El deterioro del clima obligó a una desviación aNagoya, Japón. [11]

Honores [ editar ]

En 2016, Swiss Post editó un sello especial para honrar el logro de Solar Impulse 2 . [114]

Proyectos futuros [ editar ]

Alianza Mundial para Tecnologías Limpias [ editar ]

Durante el vuelo final antes de completar su circunnavegación del mundo, Borschberg y Piccard anunciaron la creación de una Alianza Mundial para Tecnologías Limpias (más tarde rebautizada como Alianza Mundial para Soluciones Eficientes). El objetivo de esta organización no gubernamental es promover la energía verde y las tecnologías sostenibles. [115] [116] La Alianza Mundial se lanzó en noviembre de 2017. [117]

Ver también [ editar ]

  • Aviones eléctricos
  • Lista de circunnavegaciones
  • Vehículo solar
  • Energía renovable por país
Otros aviones solares
  • Pingüino de gasa
  • Prototipo Helios
  • Qinetiq Zephyr
  • Desafiador solar
  • PlanetSolar , primer vehículo solar (barco) en circunnavegar la Tierra
  • SolaresStratos
Registros
  • Récord de resistencia de vuelo
  • Lista de novedades en aviación

Notas y referencias [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

  • Sitio web oficial y canal de YouTube
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  • "La aventura solar de Bertrand Piccard" - conferencia en TED (17 min). Julio de 2009
  • "Primer 'salto' del avión de energía solar de intento récord ". BBC . 4 de diciembre de 2009
  • "Avión de Solar Impulse inicia vuelo de prueba de 24 horas" . BBC. 7 de julio de 2010
  • "¿Cómo funciona Solar Impulse?" ¿Cómo funciona ? 13 de mayo de 2011
  • "Avión de energía solar tiene como objetivo volar alrededor del mundo" . 60 minutos . CBS News . Diciembre 2012
  • "10 fotos increíbles del vuelo alrededor del mundo de Solar Impulse 2" , EcoWatch. 24 de junio de 2016
  • [1] , Masdar 26 de julio de 2016
  • El documental de dos horas de Nova sobre Solar Impulse titulado The Impossible Flight . Se emitió por primera vez el 31 de enero de 2018.