蘇　峰

設 界

近日，主修工業(yè)設計的大學生Andrew Leinonen提出的“光電能源飛艇”設計概念贏得了2008 ACIDO Rocket Show“自然災害類”第一名。

這項設計試圖綜合飛艇與再生能源發(fā)電兩種不會破壞生態(tài)平衡的技術，以此服務于災難救助。對于突然受災的地區(qū)，這種能源飛艇將起到巨大作用：它漂浮空中，利用太陽能蓄電池和風葉片儲集電源合成一個無線通訊站，連線到地面供電車，為醫(yī)療設備、通訊設備、凈水裝置以及各類電器供電，為災區(qū)救援和重建提供迅捷幫助。

空中旅行是溫室氣體排放量迅猛增長的元兇。由于航空業(yè)自身的特殊性，目前在替代品方面少有選擇。但是，飛艇的重量輕于飛機，是為一種可能性。計算發(fā)現(xiàn)，飛艇所產(chǎn)生的影響比噴氣式飛機要低80%-90%。歷史上建造現(xiàn)代飛艇的努力均告失敗，關鍵在于初始規(guī)模巨大，難以吸引風險投資。這項概念設計的目標是建造一個規(guī)模適中、僅滿足當前需求的飛艇，未來將向一個更注重可持續(xù)發(fā)展的航空工業(yè)過渡。

“光電能源飛艇”是一艘無人駕駛的飛艇，它可以產(chǎn)生并向災區(qū)提供亟需的可再生能源與通訊線路。利用表層涂蓋的光電薄膜，加上一個風力發(fā)電機組，它可以提供清潔的能源并通過連接電纜進行傳輸。經(jīng)由一套電信設備，它也可充當一個無線電、移動電話信號的中繼站，幫助救援協(xié)調(diào)和溝通。

從體積來看，飛艇需要造得相當大才能產(chǎn)生足夠浮力以提高自身的有效載荷，同時，由于相對較低的轉換效率，薄膜太陽能電池也需要大片區(qū)域，因此這兩種技術相輔相成。與標準飛艇相比，“光電能源飛艇”是僅20米長的小飛艇，但在飛艇頂部提供了約180平方米的光伏表面積。它所采用的太陽能電池以CIGS技術為基礎(該技術仍在發(fā)展中，目前轉換效率為14%)，可以完整地貼于飛艇表面，減少重量同時節(jié)約資金。

從操作來看，“光電能源飛艇”可以自動飛行到它的部署地點。如果飛艇駐防在美國遍布全球的空軍基地，它們能在兩天內(nèi)到達世界上任何一個自然災害區(qū)域。一旦到達站點，飛艇緊接著降低動力箱，那些產(chǎn)生的能量被傳送到地面上，為野外醫(yī)院、抽取凈化水、照明、通信以及電腦設備提供電力。在平均緯度和大氣條件下，一艘“光電能源飛艇”每天能制造約125萬千瓦時的電能。

與常規(guī)飛艇設計不同，“光電能源飛艇”使用氫氣取代氦氣。盡管氫氣在“興登堡事件”(注：1937年5月6日，“興登堡號”從德國飛抵美國新澤西州，降落時發(fā)生火災，97名乘客中36人遇難。由于美國拒絕出售給德國氦氣，迫使飛艇使用極易燃燒的氫氣代替，多數(shù)人認為氫氣是事故的元兇)中遭盡斥責，但其實上，飛艇表層所涂的油漆才是那次災難的真正禍首?！肮怆娔茉达w艇”無人駕駛，體型也遠小于曾經(jīng)的“齊柏林”(Zeppelin飛艇，一種硬式飛艇，尺寸巨大，航空發(fā)動機的馬力強勁，當時被廣泛應用于軍事及民用航空運輸)飛艇，所以它對人的風險要小很多。日前，氦氣正變得越來越少，美國氦氣存儲預計2035年將消失。相比之下，同單位的氫氣比氦氣產(chǎn)生更大浮力，費用也更便宜，并且是可持續(xù)利用的。 氫氣最大的優(yōu)點在于，它可以用來作為車載氫燃料電池的燃料，這種電池能在夜間或太陽能、風能輸出功率較低的時候提供緩沖電力。飛艇底部的兩個擴張板打開，提供氫燃料緩沖容量，并能抵消在高度、大氣溫度和壓力上的變化。

雖然Andrew Leinonen的“光電能源飛艇”僅是一項概念設計，在不久的將來未必能大規(guī)模被采用，但為今后的災難救援帶來了新的思路與啟發(fā)。