Solar Impulse HB-SIA
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Avión Solar Impulse HB-SIA. Con una tecnología que lo hace único de su tipo, el Solar Impulse HB-SIA tiene la posibilidad de volar de noche.
Sumario
- 1 Historia
- 2 Características
- 3 Ficha técnica
- 4 Visión
- 5 Desafío
- 6 Envergadura
- 7 Pruebas y vuelos virtuales
- 8 Captación y almacenamiento de la energía
- 9 Estructuras y materiales
- 10 Sistema de propulsión
- 11 Recursos energéticos
- 12 Firmas que participaron en el proyecto
- 13 Proveedores oficiales
- 14 Fuentes
Historia
El Solar Impulse es un aeroplano desarrollado por investigadores suizos, quienes lo construyeron para que éste dependiera exclusivamente de la energía solar que alcanza las celdas fotovoltaicas que alcanzan las alas del aeroplano.
Concebido por Bertrand Piccard y pilotado por Andre Borschberg, también creadores del proyecto, el artefacto ha revolucionado la historia de la aeronáutica.
El avión solar completó el 13 de mayo del 2011, su primer vuelo internacional; recorriendo en 13 horas la distancia que separa los aeródromos de Duebendorf en Suiza y de Bruselas en Bélgica.
Esta aeronave, que posee una sofisticada tecnología, se convirtió en julio del 2010, en el primer avión tripulado, capaz de volar durante 26 horas, diez minutos y 19 segundos, impulsado únicamente por energía solar.
Características
Sus cuatro motores eléctricos se alimentan de la carga que proporcionan a las baterías las casi 12 mil células fotovoltaicas ubicadas a lo largo de los casi 64 metros que miden las alas, mientras su sistema informático permite recibir y analizar cientos de parámetros útiles para gobernar el vuelo. Asimismo, transmite los datos más importantes al equipo de control en tierra, y ofrece al piloto la información necesaria para tomar cualquier decisión.
El Solar Impulse HB-SIA es el más largo que existe entre los aviones de su tipo, por lo que se ha convertido en un hito. Tiene un peso de mil 600 kg y una envergadura de 63,40 metros. Este avión fue construido con:
La envergadura de un Aerobús A340, con el fin de minimizar el rastro inducido y de ofrecer una superficie máxima de las células solares.
El peso de un coche, cada gramo fue seguido para construir un [[avión] híper ligero.
La potencia de una motocicleta, después de un aprovechamiento extremo de toda la cadena energética.
Aunque este revolucionario diseño nunca podría llevar muchos pasajeros, la nave pretende, sobre todo, despertar el interés público por aquellas tecnologías capaces de hacer sostenible el desarrollo. Entre los planes futuros para este avión, está cruzar el Atlántico y posteriormente dar la vuelta al mundo.
Ficha técnica
- Envergadura: 63.40 m.
- Longitud: 21.85 m.
- Altura: 6.40 m.
- Motorización: 4 motores eléctricos de 10 tipos de CV cada uno.
- Células solares 11,628 (10 748 sobre el ala, 880 sobre el estabilizador horizontal).
- Velocidad media: 70 km/h.
- Altitud máxima: 8,500 m (27,900 ft).
- Peso: 1600 kg.
- Velocidad de desenganche: 35 km/h.
- Velocidad media: 70 Km/h.
- Velocidad de desenganche: 35 Km/h.
- Altitud máxima: 8 500 m (27 900 ft).
Visión
Solar Impulse cree en la fuerza de los símbolos. Se escribe con la energía solar una nueva página en la historia de la aviación, hasta efectuar una vuelta al mundo sin combustible ni emisiones contaminantes. Solar Impulse procura promover activamente las energías renovables y la eficacia energética que permiten las nueva tecnologías. El enfoque es principalmente científico e innovador. Es también filosófico, por su voluntad de sensibilizar la sociedad y de hacer que cada uno economice los recursos energéticos de nuestro planeta.
Desafío
Hacer despegar y volar de modo autónomo, de noche como de día, un avión propulsado exclusivamente por la energía solar es un desafío imposible que hay que levantar sin una reducción drástica del consumo de energía. Los 50 ingenieros y técnicos de Solar Impulse, respaldados por una centena de expertos y de asesores, debieron poner en ejecución soluciones inéditas en el ámbito aeronáutico. Solar Impulse no es el primer proyecto de un avión solar, sino ciertamente el más ambicioso el prototipo HB-SIA debería ser el primer avión solar habitado que se aproxima al vuelo perpetuo.
Envergadura
De una envergadura gigantesca, equivalente a la de un Airbus A340, para un peso proporcionalmente mínimo, el prototipo HB-SIA presenta las características de construcción y de aerodinamismo jamas alcanzadas hasta ahora. La estructura en fibra de carbono, la cadena de propulsión, el ámbito de vuelo, la instrumentación de borde todo ha sido reconsiderado y concebido a la vez para economizar la energía, resistir a las condiciones hostiles que sufre el material y el piloto en alta altitud e integrando las limitaciones de peso en los imperativos de resistencia.
Pruebas y vuelos virtuales
Cálculos, ensayos, pruebas y simulaciones formaron parte integrante de cada etapa de la construcción. Los ensayos de carga y de vibraciones nos permitieron refinar los modelos desarrollados por los ingenieros, que así pudieron avanzar paso a paso en un ámbito totalmente desconocido. Para controlar un aparato de las características tan inéditas, los pilotos también deben adaptarse a un comportamiento en vuelo muy diferente de los otros tipos de avión. Un simulador ha sido desarrollado especialmente para permitirles familiarizarse con la aerodinámica y la mecánica de vuelo del HB-SIA. Durante el vuelo virtual de 25 horas, la resistencia de los pilotos ha sido puesta a prueba en la exigüidad de la carlinga de 1,3 m3.
Captación y almacenamiento de la energía
Las 11628 células en silicio monocristalino de 150 micrones de espesor han sido seleccionados por su calidad de ligereza, de flexibilidad y de eficacia. Con 22%, su rendimiento habría podido ser todavía mejor, pero su peso entonces habría sido excesivo, penalizando el avión durante el vuelo nocturno. Al ser esta fase la más crítica, la dificultad principal del proyecto se sitúa al nivel del almacenamiento de la energía en las baterías al litio polímero.
Actualmente, la densidad energética máxima es de 220 Wh/Kg. La masa de acumuladores necesaria para el vuelo nocturno de Solar Impulse asciende a 400 kg, sea el 1⁄4 de la masa total del avión. El éxito sólo puede pasar por la maximización de las realizaciones aerodinámicas y la optimización de la cadena energética.
Estructuras y materiales
Alcanzar 63,40 m de envergadura para 1600 Kg. totalmente equipado es un desafío jamás realizado hasta el día de hoy en la aeronáutica, en términos de rigidez, de ligereza y el control de vuelo. Solar Impulse es construido en torno a una estructura en materiales compuestos constituidos por fibra de carbono y de nido de abeja ensamblados en emparedado. La superficie superior del ala esta recubierta con una piel compuesta de células solares encapsuladas, y el intradós de una película flexible de alta resistencia. 120 nervaduras en fibra de carbono distribuidas todos los 50cm perfilan estas dos capas para darles su forma aerodinámica.
Sistema de propulsión
Envergadura 63.40 m. Bajo el ala son fijadas 4 barquillas que contienen cada una un motor de 10 tipos de CV, un conjunto de baterías al litio polímero y un sistema de gestión que controla el límite máximo de carga y de temperatura. El aislamiento térmico se concibe para conservar el calor soltado por las baterías y les permite así funcionar a pesar de los-40 °C encontrados a 8500 metros. Cada motor es proveído de un reductor que limita a 200-400 vueltas/minuto la rotación de una hélice con dos paletas de 3,5 metros de diámetro.
Recursos energéticos
¡Al mediodía!, cada m2 de superficie terrestre recibe el equivalente de 1000 vatios, es decir 1.3 tipos de CV en forma de energía luminosa. Sobre las 24 horas, el sol abastece sólo una media de 250 W /m2. Con 200 m2 de las células fotovoltaicas y el 12 % de rendimiento total de la cadena de propulsión, la potencia media es abastecida por los motores del avión no alcanza a más que 8 tipos de CV o 6 tipos de KW. Es más o menos lo que disponían los hermanos Wright en 1903 cuando realizaron el primer vuelo motorizado.
Firmas que participaron en el proyecto
Firmas incondicionales
Solar Impulse reúne a toda una familia de firmas internacionales que comparten el espíritu pionero del proyecto, garantizan su factibilidad y se comprometen para la promoción de las energías renovables. Los Socios de Solar Impulse tienen un espíritu de pionero, una visión a largo plazo y un deseo de explorar nuevos horizontes. Se reconocen en los valores fundamentales de esta aventura humana ante todo exploración, innovación tecnológica, excelencia empresarial, pasión, trabajo en equipo, sueño y emoción. Como los iniciadores de Solar Impulse, desean ponerse al servicio de la promoción de las energías renovables y de los desarrollos tecnológicos necesarios para la protección medioambiental. Su voluntad es contribuir concretamente al éxito de esta aventura por el financiamiento del avión y la disposición de competencias en sus ámbitos específicos.
Firmas principales
El primer socio principal que entró en la aventura Solar Impulse, Solvay, grupo químico y farmacéutico internacional conocido por sus plásticos y polímeros, es activo en el desarrollo.
Main Partners
de nuevos materiales y de soluciones tecnológicas innovadoras.
Omega
De la luna al sol... Para Omega, ser socio de este desafío, es la ocasión de reemprender el viaje de los pioneros y de revivir una aventura que mezcla pasión e innovaciones tecnológicas de vanguardia, aportando un peritaje en micromecánica y microelectrónica.
Deutsche Bank (Banco Alemán)
Puerta abierta en el mundo financiero e industrial, Deutsche Bank, por su experiencia en el desarrollo sostenible, inhala su pasión de la realización y su visión a largo plazo para dar credibilidad al vínculo fundamental que debería existir entre economía y ecología.
Firmas oficiales
Altran
Socio en Ingeniería, líder del consejo en innovación, Altran pone a disposición de Solar Impulse los medios humanos y sus peritajes pluridisciplinarios y multisectoriales.
Swisscom
Socio nacional en telecomunicaciones, Swisscom desarrolla los instrumentos que permitirán asegurar la comunicación entre el avión y el suelo y en todo instante y sobre toda la posición alrededor de la tierra.
Firmas institucionales y areonáuticas Advisor
Después del estudio de factibilidad llevado en 2003, la Escuela Politécnica Federal de Lausana se convirtió en Consejera Científica Oficial y aporta al proyecto las competencias de sus diferentes laboratorios. Para estos exploradores del conocimiento, Solar Impulse representa un campo de búsquedas de un nivel muy alto, combinado por innumerables perspectivas de aplicaciones. Solar Impulse goza de la destreza y de la experiencia de los grandes protagonistas de la aviación y del espacio, que acogieron la aventura solar con los brazos abiertos, como ESA (European Space Agency) y Dassault Aviation e IATA (Asociación Internacional del Transporte aéreo).
Proveedores oficiales
- Victorinox
- SolarMax
- Cafes La Semeuse
- Hirslanden (medical advices)
- Imprenta Abächerli – SQS.
Fuentes
Iramis Alonso Porro, Teodoro Mancerra, Yaimara Camacho González, Raúl Ramírez Manzano, Victor Daniel Echenagusia, Shara S. Jiménez.Revista Juventud Técnica, No 361. Casa Editorial Abril, Julio-Agosto 2011.
