太陽能飛機
2015年3月,全球最大的太陽能飛機“陽光動力2號”(如圖所示)開始首次環(huán)球飛行,途徑我國重慶和南京兩個城市,此行的重要目的是傳播新能源概念。“陽光動力”2號太陽能飛機翼展達(dá)到72米,比波音747-8型的翼展還要寬3.5米;機長22.4米,接近一個籃球場的長度;機高6.37米,相當(dāng)于三層樓;而重量僅有2.3噸,跟一輛寶馬760Li的重量相差無幾。
跟它巨大的尺寸相比,“陽光動力”2號的飛行性能數(shù)據(jù)可能會讓你有種回到萊特兄弟時代的感覺。它的起飛速度只有35千米/小時,比博爾特奔跑的速度還要慢。巡航速度90千米/小時,最大速度不過140千米/小時,絕對是遵紀(jì)守法好司機的駕駛記錄水平。
然而,“陽光動力”2號又是一架集合了當(dāng)今材料、電子、結(jié)構(gòu)、人機工程學(xué)最頂尖技術(shù)于一體的大號玩具。它的機翼、機身和水平尾翼上共貼敷了17248片135微米厚的單晶硅薄膜太陽能電池,雖然23%的光電效率并不是世界上最高的,卻是平衡了能效、強度和重量后的最優(yōu)選擇。
這些電池可以產(chǎn)生最大70千瓦的功率,這些電力可以輸出給四臺單臺功率13.5千瓦的電動機,帶動四扇4米直徑的雙葉螺旋槳,給飛機提供動力。整個推進(jìn)系統(tǒng)的電力-動力轉(zhuǎn)換效率高達(dá)94%.陽光充足時多余的電力還會向四個發(fā)動機吊艙中的鋰聚合物電池組充電。這四組電池總重633千克,能量密度達(dá)到了260瓦時/千克,目前市面上電動汽車的電池能量密度水平還徘徊在200瓦時/千克。這些電池可以讓“陽光動力”2號熬過漫長的黑夜,迎來新一天的陽光。
由于要用盡可能少的能源飛更遠(yuǎn)的距離,整架飛機的空氣動力學(xué)布局采取了有著超高升阻比的滑翔機外形。細(xì)長的機翼給結(jié)構(gòu)和材料提出了嚴(yán)苛的要求。最終,機翼里布置了140根碳纖維肋條,外表的蒙皮則采用了一種全新開發(fā)的樹脂薄膜材料,厚度僅有17微米。除了機翼肋骨,機身的大部分骨架和硬質(zhì)外殼也都采用了碳纖維材料,某些碳纖維板材每平方米的重量僅有25克,是普通打印紙的三分之一。
請解答下列問題
(1)該飛機白天飛行時,利用高效太陽能電池板將電磁能(太陽能)轉(zhuǎn)化為電電能;夜間飛行時,利用其超輕薄離子電池儲備的化學(xué)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,首次實現(xiàn)晝夜飛行而不耗費一滴燃油。
(2)該機從重慶飛往南京的航程約為1260km,用時17.5h。則它的飛行速度為7272km/h;
(3)為降低飛行時的能量消耗,該機選用新型輕質(zhì)材料,取面積為1m2,厚度為1mm的新型材料,測得其質(zhì)量為250g,則該材料的密度為0.25×103kg/m30.25×103kg/m3。
【答案】電;化學(xué);72;0.25×103kg/m3
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:10引用:1難度:0.6
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