Dookoła świata samolotem napędzanym energią słoneczną

Solar Impulse to projekt budowy samolotu napędzanego wyłącznie energią słoneczną, kierowany przez szwajcarskiego psychiatrę i aeronautę Bertranda Piccarda, który wspólnie z drugim pilotem okrążył Ziemię na pokładzie balonu w locie non-stop, oraz przez szwajcarskiego inżyniera i przedsiębiorcę André Borschberga. Celem projektu było okrążenie Ziemi stałopłatem, wykorzystującym jedynie energię słoneczną. Lot okrężny, podróż licząca 35 000 km / 21 000 mil i mająca obejmować 500 godzin lotu, jest zaplanowany na marzec 2015.

Solar Impulse – Realizacja takiego marzenia nie byłaby możliwa bez wizji pomysłodawców, bez zaangażowania, bez przekonaniu o słuszności postępowania. Dlaczego, przy najmniej dla mnie, tacy ludzie realizujący taki projekt są warci uwagi, inspirują, dostarczają tego świeżego powiewu wiatru innowacji. Górnolotnie? Takie osoby mnie napędzają, popychają do przodu, nadają sens realizowaniu własnych marzeń.

Solar Impulse to nie tylko zrealizowanie marzeń paru osób to także ogromne przedsięwzięcie edukacyjne i propagujące czystą energię. Ten rozmach projektu jest czynnikiem wzbudzającym ogromne zainteresowanie. O tym się mówi, o tym się pisze i choć można odnieść wrażenie, że nie jest o tym projekcie bardzo głośnie, lecz bez wątpienia trafia do ludzi, do których ma trafić 🙂
Solar Impulse to projekt budowy samolotu napędzanego wyłącznie energią słoneczną, kierowany przez szwajcarskiego psychiatrę i aeronautę Bertranda Piccarda, który wspólnie z drugim pilotem okrążył Ziemię na pokładzie balonu w locie non-stop, oraz przez szwajcarskiego inżyniera i przedsiębiorcę André Borschberga. Celem projektu było okrążenie Ziemi stałopłatem, wykorzystującym jedynie energię słoneczną. Lot okrężny, podróż licząca 35 000 km / 21 000 mil i mająca obejmować 500 godzin lotu, jest zaplanowany na marzec 2015.

Solar Impulse 2 pomimo znacznej rozpiętości skrzydeł, ciężaru niezbędnych akumulatorów do magazynowania energii (633 kg) ma łączna masę około 2300 kg. Zmniejszenie masy względem poprzednika, z jednoczesnym powiększeniem kabiny było jednym z celów optymalizacji konstrukcji. Minimalizacja masy stanowiła jedno z najbardziej trudnych wyzwań projektowych. Jednomiejscowy kokpit w samolocie, który ma okrążyć Ziemię jest niewielki (3,8 m³). Jednocześnie jest aż trzy razy większy niż kokpit w poprzednim Solar Impulse 1.

Opracowanie konstrukcji Solar Impulse nie byłoby możliwe bez zastosowania nie tylko nowoczesnych materiałów, lecz także systemów CAD i CAE. Wykorzystano oprogramowanie Femap™ with NX™ Nastran®, stanowiące specjalistyczne oprogramowanie do zarządzania cyklem życia produktu (product lifecycle management – PLM) firmy Siemens PLM Software, jako rozwiązanie stosujące analizę metodą elementów skończonych – MES (finite element analysis –FEA). Oprogramowanie Femap with NX Nastran do projektu samolotu Solar Impulse wybrano ze względu na fakt, iż było już stosowane przez szwajcarską spółkę inżynierską oraz przez AeroFEM, która została zakontraktowana przez Solar Impulse do przeprowadzenia analiz specjalnych.

Femap with NX Nastran do projektu Solar Impulse

Oprogramowanie Femap with NX Nastran wspomaga wszelkie rodzaje analizy (analiza wytrzymałościowa, analiza wyboczenia, analiza dużych deformacji itp.), których przeprowadzenie było niezbędne dla uzyskania postawionych celów w ujęciu konstrukcyjnym. Oprogramowanie Femap akceptuje geometrię opracowaną m.in. za pomocą systemu CATIA®, w formacie STEP lub IGES. Geometria staje się bazą do modeli skończonych elementów (FE). Dodatkowo oprogramowanie Femap posiada ponadto możliwość modelowania. Początkowo model skrzydła samolotu opracowany w systemie CATIA® w programie Femap został uzupełniony o elementy sztywne (wypełniacz komórkowy z papieru aramidowego Kevlar® – struktura plastra miodu).

Modele metalowych komponentów samolotu dla analizy metodą elementów skończonych liczyły od 50 000 do 500 000 elementów. Model głównej struktury skrzydła zawierał dwa miliony elementów. Normalnie analitycy dokonują oceny 10 20 przypadków obciążeń, jednakże analizy wytrzymałościowe/ zmęczeniowe obejmowały nawet 160 przypadków.

W celu usprawnienia przeprowadzania analiz wykorzystano interfejs programistyczny API w celu opracowania dodatkowych skryptów. Opracowanie systemów i programów z rodziny CAx realizujących wszelkie potrzeby użytkowników nie jest możliwe. Dlatego bardzo istotna jest funkcjonalność pozwalająca na dopasowanie programu lub systemu do własnych potrzeb.

Jednomiejscowy kokpit w samolocie, który ma okrążyć Ziemię jest niewielki (3.8 m3 / 134 stopy sześcienne), ale jednak jest aż trzy razy większy niżkokpit w pierwszym modelu samolotu Solar Impulse. (W rzeczywistości, nowy kokpit jest tak przestronny, że na stronie internetowej Solar Impulse pojawiło się żartobliwe stwierdzenie, że spółka „przesadziła pilota do business class”).

Programy i systemy CAx nie zastąpią w pełni inżynierów. Stanowią narzędzia pracy poszerzające możliwości projektowe i technologiczne. Obsługa samego programu to jedno, a umiejętności projektowania konstrukcji, czy opracowywania procesów technologicznych, w tym programów obróbkowych dla obrabiarek CNC to drugie. Pierwsze bez drugiego nie wyda, żadnego owocu. To wszystko nie miałoby sensu istnienia bez ludzi z pasją, wizjonerów i twórców.

Źródła:

• Materiały firmy SIEMENS.
• http://www.solarimpulse.com/