太陽能飛機:以太陽輻射作為推進能源的飛機-中文百科頻道

簡要介紹

太陽能飛機以太陽輻射作為推進能源的飛機。太陽能飛機的動力裝置由太陽能電池組、直流電動機、減速器、螺旋槳和控制裝置組成。由于太陽輻射的能量密度小，為了獲得足夠的能量，飛機上應有較大的攝取陽光的表面積，以便鋪設太陽電池，因此太陽能飛機的機翼面積較大。

簡介

以太陽輻射作為推進能源的飛機。在飛機上鋪設太陽能電池闆，将光能轉換為電能，驅動飛機飛行。太陽能飛機采用了傳統氣動布局，這些布局已有成熟的分析方法，技術風險低，也有飛機采用新的氣動布局。為了提高氣動效率，大多采用大展弦比機翼，尤其是高空長航時太陽能無人機，展弦比都在30左右。多數太陽能飛機采用的為轉化效率15%~20%的單晶矽太陽電池，部分采用了多晶矽太陽電池。儲能器多為能量密度150Wh/kg左右的锂電池，部分太陽能飛機采用了爬高方式儲能或能量密度450~600Wh/kg的可再生燃料電池儲能。為降低全機重量，能源系統多集成于機體結構中為提高系統可靠性，太陽能飛機多采用分布式推進系統，并以直驅方式為主，隻在小型太陽能飛機上采用減速驅動方式以提高螺旋槳效率。

研發産品

挑戰者号

美國在80年代初研制出“太陽挑戰者”号。飛機翼展14.3米，翼載荷為60帕(6公斤力/米)，飛機空重90公斤，機

翼和水平尾翼上表面共有16128片矽太陽電池，在理想陽光照射下能輸出3000瓦以上的功率。

1981年7月7日，第一架以太陽能為動力的飛機飛過英吉利海峽。這架210磅重的“太陽能挑戰者”号從巴黎西北部25英裡以遠的科邁伊森-維克辛起飛，以平均每小時30英裡的速度、1.1萬英尺的飛行高度，完成了全長165英裡的旅行，最後在英國東南海岸的曼斯頓皇家空軍基地着陸。

保羅-麥克裡迪是該動力裝置的設計者，他還曾建造第一架人力發動的飛機越過海峽。這架“太陽能挑戰者”号是由安裝在機翼的1.6萬個阻擋層太陽能光電池發動的，這些電池把光能轉變為電能以推動2.7馬力發動機。這架飛機試圖幾次飛過海峽都未成功，此次借助極好的夏日陽光終于達到目的。飛機着陸時受到了30人的迎接。

百人隊長号

1998年11月10日，由瓦伊倫門特航空公司研制的太陽能無人機“百人隊長”号在愛德華茲空軍基地首飛成功，曆時1小時22分鐘。

該機的最大特點是翼展很長，為62.79米。它的機翼前緣安裝有14個由電機驅動的寬弦螺旋槳，據有關報道，11月10日試飛的這架太陽能無人機未安裝太陽能電池，機上安裝的是120伏90安/時的锂、二氧化碳電池組，以後将換裝太陽能電池組。

“探險者号”功不可沒

“探險者”号實在環境偵查和偵測技術計劃之前，由美國瓦伊倫門特航空公司研發的。“探險者”的機翼由中央翼尖、左右内翼和左右外翼共5段組成。機翼平面幾何形狀為矩形，翼展為29.87米，弦長2.4米，展弦比12.3，機翼面積72.46平方米，機長3.66米，機高3.05米，飛機自重206.4公斤，最大升限為22860米（此數據為1995年的數據）。該機裝6台功率各為0.8千瓦的電動機，太陽能電池輸出總功率為6.5千瓦。

在1994年以前，“探險者”号雖然也在飛行，但因電池電量不夠，沒有達到預期的性能。為了解決這個問題，便采取了更換太陽能電池片的措施，将原來厚度為0.356毫米的太陽能電池片換成了由斯貝特拉波公司生産的厚度為0.109~0.152毫米的水晶矽太陽能電池片，并将電池貼片面積加大到原來的3倍從而達到了輸出功率6.5千瓦的指标。因這種新型太陽能電池片的厚度比原來的減少了一半以上，所以即使貼片面積增加到原來的三倍，重量增加的也很少。

在換裝了斯貝特拉波公司的水晶矽太陽能電池片後，“探險者”号的性能得到了很大提高。1995年9月11日，在美國的愛德華茲空軍基地的多拉伊頓開發中心“探險者”号進行了飛行高度試驗，并達到了15390米的高度。

“探險者”号的機翼最早使用的是木質大梁，後來在1995年10月21日的一次試飛中，因遇有大風有兩段機翼受到損壞，為此将原來的木質梁改為石墨/芳綸/環氧樹脂材料制造，這樣不僅大大提高了強度，還減輕了不少重量。

1996年11月19日，“探險者”号又進行了一次成功的試飛。它除了機翼大梁改用了新材料外，還改用了厚度為0.203毫米的水晶矽太陽能電池片。雖然厚度又增加了，但發電的能力卻提高了15%。由于這次飛行的成功，美國國家航空航天局又确定了新目标，打算在“探險者”号的基礎上進一步改進使其成為一種能在30000米高空飛行的新型機，即“百人隊長”号。

1997年6月9日，在夏威夷考愛島的美國海軍太平洋導彈發射場，“探險者”号飛出了20528米的高度，這個高度不僅超過了該機自己的最高飛行高度，而且還超過了波音公司遙控無人機創造的20416米的世界飛行高度記錄。同年7月7日，在同一場地，雖然那天空中有雲，太陽能電池的發電能力比上一次下降了800瓦，但它仍然飛出了21802米的高度。

為研制“百人隊長”号無人機，美國國家航空航天局先設計制造了一架1/4的縮比模型，對其進行充分的論證。其樣機于1997年秋試飛成功，并于1998年正式開始了“百人隊長”号的研制工作。

研制工作是在“探險者”号基礎上進行的。主要改進是将機翼翼展加長了6.7米，總翼展為36.9米。中央翼采用了新的模型，并加大了翼型厚度，而内翼厚度不變，這樣以來，二者之間就出現了厚度差因此需要重新設計兩者連接處，同時機翼骨架結構也需要作相應改變。

另外，位于中央翼的太陽能電池片也換成了更好的高性能電池片，其效率為18.5%。其它部位的電池片仍采用原來的。在中央翼處，還增加了2台直流電動機馬達，并采用了新型螺旋槳。

經過上述幾項改進的“探險者”号被稱為“探險者+”号。該機于1998年6月17日在夏威夷島進行了首次試飛。這次它飛到15240米高度所需的時間比原來縮短了30分鐘，爬升率提高了25%~50%。同年8月6日，該機又飛到了24400米的高度。

該局下一步的計劃是用“探險者+”号繼續進行試驗。計劃在1999年，“探險者+”在15800米以上高空投放氣象觀測氣球。

根據計劃，在2000年，将把“探險者+”号的翼展再加長約70%，增加到62.79米，使其太陽能電池提供的能量使飛機達到在30000米高度以上的飛行能力。到時，該機将正式啟用“百人隊長”号的名稱。實際上增大翼展的工作已于1998年完成。

在2002年，将繼續增大“百人隊長”号的機翼面積，以進一步增加太陽能電池的能量，從而使飛機具有能在18300米以上高空滞留4天的飛行能力。

計劃最終把“百人隊長”号的機翼加長到了76.2米，使該機在2004年能具有在高空連續幾個月滞空飛行的能力。這樣它就可以圍繞地球連續飛行，可方便地對某一地區進行長期觀察。

按照這項計劃，該機的試飛地點将選在夏威夷或北極。如果按照太陽光線24小時的平均強度來比較的話，赤道為0.29，北極為0.4，可見選在北極試飛比選在夏威夷可以接受更多的太陽能。

“百人隊長”号的特點

“百人隊長”号太陽能無人機實際上是一架機翼翼展很長，下面安裝有起落架裝置的飛翼式無人機。由于機翼翼展太長，所以在機翼結構強度設計上要求很嚴格。設計機翼時盡可能減輕重量、提高強度和便于維修。若要增加重量，不能草率安排重量的部位應在翼展方向分散配置，不可集中一點或幾點，以減少主梁承受的彎曲力矩。而機翼要承受空氣動力的俯仰力矩也必須由整個機翼平均分擔，以盡可能降低扭轉載荷。

“百人隊長”号1/4縮比模型的飛行試驗表明，為防止在高速時上反角過大，必須把機翼兩端做成下彎的形狀。

機翼大梁呈管狀，分裡外兩部分。裡面是由石墨/環氧複合材料制成的直徑為12.7~22.9厘米的圓管，在圓管外側包有一層芳綸複合材料的蜂窩結構，從而可增加大梁的剛度。

當初“探險者”号的翼肋是由雲杉材料制作的，每個翼肋重量僅80克，但很容易破損，後來改用石墨/芳綸/環氧複合材料片層結構，強度有了顯着的提高，重量增加到了160克。實驗結果表明，桁條翼肋結構有發生彎折的問題，為此又改用了石墨/環氧複合材料翼肋。這樣不僅解決了容易變彎的問題，重量也減到120克。

機翼外蒙皮由0.5毫米的透明塑料薄膜複蓋，機翼内有2根以芳綸為材料做成的張線，它們被分别連接到機翼的對角線上，呈十字狀。

“百人隊長”号機翼上使用的太陽能電池片是桑帕瓦公司制造的水晶矽太陽能電池片，其厚度是0.152毫米，效率為18.5%，這種電池片被貼在機翼15%翼弦後的機翼上表面，面積為114.3平方米，約占整個機翼面積的75%。，發電量大約為每小時29千瓦。該電池的價格是“探險者”号所用電池價格的2.5倍。

“百人隊長”号裝有14台輸出功率為1.47千瓦的直流電動機，驅動14台直徑為2.0米的螺旋槳，效率比“探險者”号提高了4%。螺旋槳形狀類似于船用螺旋槳，葉片的厚度與“探險者”号相同，但增加了弦長，是探險者号的兩倍多。

“百人隊長”号的整個機翼沿翼展分布有60個升降舵，可為該機提供俯仰操縱和穩定。

“百人隊長”号的最終設計目标是使該機能連續幾個月在19820米以上高度不停的飛行。因為要為夜間飛行提供能量，所以必須配置儲量大，重量輕的高效率電池，最好是采用重量比一般電池輕數倍，并能儲存很大能量的氫/氧燃料電池。當該機夜間在18300米高空飛行時，1小時需要提供10千瓦的能量，這樣整夜就需要120千瓦，根據當前的電池技術，即使最好的锂聚合物電池，電池重量也要達到600~800公斤。若采用氫/氧燃料電池則僅有400公斤。

這種氫/氧燃料電池在夜間氫與氧通過透膜起化學反應，可産生水與電。在白天則可用電把水電解，生産氫氣和氧氣，壓縮儲存供再次使用。如将400公斤重的氫/氧燃料電池在進行細分的話，電池本身和電分解器是100公斤，氫與氧30公斤，氫泵150公斤，氧泵75公斤，其他附件45公斤。若把電池本身、電分解器以及它的附件總的重量降低35公斤，各氣體泵總的重量降至125公斤，其能量密度就可以達到600~800瓦/公斤。這項計劃正在實施，如果成功，“百人隊長”号将成為第一種在高度作業的飛機。

太陽神号

重量：590公斤

翼展：75米

速度：30-50公裡/小時

最著名的太陽能飛機是AeroVironment公司為NASA的環境研究機和傳感器技術計劃研制的“太陽神号”無人機。“太陽神”号

“太陽神”号耗資約1500萬美元，整架飛機僅重590公斤，比小型汽車還要輕。“太陽神”在外形方面的最大特點就是有兩個很寬的機翼，其機身長2.4米，而活動機翼全面伸展時卻達75米，連波音747飛機也望塵莫及。

“太陽神”号機身上裝有14個螺旋槳，動力來源于機翼上的太陽能電池闆。在早晨陽光不是很強烈時，“太陽神”裝備的太陽能電池可以為飛機提供10千瓦的電能，使飛機能夠以每秒33米的速度爬高。中午時分，電池提供的電能達到40千瓦，飛機的動力性能達到最佳狀态，能以每小時30至50公裡的巡航速度飛行。晚上，飛機則依靠儲存的電能進行巡航飛行。

2001年研究人員将“太陽神”号運往夏威夷，由地面兩名機師透過遙控設備“駕駛”；在10小時17分的飛行中，“太陽神”号達至22800米的目标高度。研究人員預計“太陽神”号最高可飛到30000米高空，超出噴氣式客機飛行高度3倍多。

不幸的是，2003年6月26日，“太陽神”在試飛時突然空中解體，墜入夏威夷考艾島附近海域。事後經調查，“太陽神”号在空中飛行36分鐘時突然遭遇強湍流，引起兩個翼端向上彎，緻使整個機翼誘發嚴重的俯仰振蕩，超出飛機結構的扭曲極限。

據美國媒體報道，美國太空總署資助研制的太陽能飛機“太陽神”号前日在夏威夷試飛，在10小時17分的飛行中達至22800米的目标高度。該飛機完全靠太陽能驅動，在技術成熟後，它将可能投入商業和軍事應用。

“我們實現了所有的預定目标。”負責此次飛行試驗的美國太空總署官員約翰·辛格斯高興地說：“飛機飛行狀況良好”。

“太陽神”号耗資約1500萬美元，用碳纖維合成物制造，部分起落架材料為越野自行車車輪，整架飛

機僅重590公斤，較小型汽車還要輕；“太陽神”号的機身長2·4米，活動機翼全面伸展時達75米，連波音747飛機也望塵莫及。“太陽神”号由地面人員通過電腦遙控飛行，它的機身上裝有14個螺旋槳，動力來源于機翼上的太陽能電池闆。

關于“太陽神”号的應用，美國太空總署的官員表示，它将用作高空衛星平台和低成本的電子通訊領域，還可以用來探測大氣溫度。此外，它也可以有商業和軍事用途。

“太陽神”号曾于1999年在加州試飛，但當時完全靠電池驅動，随後研究人員将“太陽神”号運往陽光和風力更适宜飛行的夏威夷，裝上65000片太陽能闆，由地面兩名機師透過遙控設備“駕駛”；太陽能闆輸出的電力驅動小型發動機，令機上14個螺旋槳轉動。

研究員預計“太陽神”号最高可飛到三萬米高空，超出噴氣式客機飛行高度3倍多。

天空使者

重量：2.6公斤

翼展：3.18米

速度：30公裡/小時天空使者号設計圖

“天空使者号”實際上是蘇黎世瑞士聯邦理工學院和歐洲宇航局合作設計的一款太陽能驅動火星研究飛行器。研究者相信随着技術的進步，在10年至20年内“天空使者号”将能夠抵達火星内軌道。

“天空使者号”能夠在火星上空飛行，必須滿足以下火星飛行條件：低密度大氣層、微弱的太陽能、多變的風向和冰點以下溫度。為了滿足這些限制條件，科學家們論證得出飛機的最佳翼展約為3米。而電池重量約占了整個飛機重量2.6公斤的一半。

2005年初，科學家們建造和測試了首台原型機，通過手動發射，該原型機在地球上空持續飛行了5小時。原型機采用了包括西印度輕木慮芯和碳纖維在内的剛性輕質材料制作而成。飛行器配備了216塊矽太陽能電池，在理想太陽光條件下可以為飛機提供80瓦特以上的電力。

由于擁有小而輕質的結構，“天空使者号”可以裝載一些高技術設備。數字傳感器可以測量高度和空速，這使飛機能夠在諸如海岸或者峽谷之類的目标上空飛行。攜帶的電荷耦合照相機(CCD)可拍攝地面圖像。當飛機自動駕駛出現故障時，科學家還可以通過一個地面控制站監控和給飛行中的飛機發送指令。

空中靈雲

據羅通社（Agerpres）及羅馬尼亞宇航協會（ARCA）網站消息，一架被命名為“空中靈雲”（Air Strato）的高性能無人機的原型機由羅宇航協會研發完成并進入測試階段。

在無人機家族中，“空中靈雲”屬于體型較大的，它具有16米的翼展，适合在18公裡高空的平流層飛行。它由電動機驅動，内置電池可用7小時，太陽能電池可用3天。“空中靈雲”可載荷30公斤，如航空攝影和監視設備、科學儀器或執行其他任務需要的設備，包括備用的電池艙等。

第二架原型機已在制造中，比“空中靈雲”的機身小、飛行的高度略低、其飛行速度更快、有效載荷更大。第二架原型機将配備可伸縮的起落架及性能改善的航空電子設備。

羅宇航協會會長杜米特魯.波佩斯庫說:“我們的合作夥伴或客戶提出的很多任務是需要在平流層完成，到現在為止，我們一直使用既昂貴又費時的氦氣氣球升空，雖然能将更重載荷送到高海拔地區，但要依賴于無風的天氣條件及獲得空中安全區的條件。而“空中靈雲”可完成多項任務且費用低。它的出現将使整個航天活動更容易、活動内容可擴展、也将提升我們的航空能力”。

如果“空中靈雲”測試成功，羅宇航協會下一步将考慮無人機在羅馬尼亞的商業化，僅限用于私營部門。

背景資料：羅馬尼亞宇航協會（Romanian Association for Cosmonautics and Aeronautics，ARCA）是非營利組織。成立于1999年。主要目标是太空探索研究。利用現有技術，以創新方式開發出有效益的空間飛行器。

脈動号

重量：約2噸

翼展：80米，超過空客A380的翼展

時速：70公裡/小時

飛行高度：可達1萬至2萬米。

發動機：機翼上配備4部螺旋槳發動機

太陽能锂電池：超薄型、可抵禦零下60℃低溫和80℃的高溫太陽能

闆面積：240平方米，能儲存足夠的太陽能，讓飛機在黑夜中靠锂電池驅動螺旋槳

載人環球行将飛經深圳

2007年～2008年前後，科學家将制出一架機翼翼展60米的“太陽脈動”号樣機，進行短距離夜間飛行。

2009年～2010年，制造出翼展為80米的樣機，實現長距離不間斷飛行，比如飛越大西洋和跨洲飛行。

2010年5月開始，“太陽脈動”号将進行有着陸環球試飛，從歐洲出發，在波斯灣着陸，又從好望角到中國南部的深圳，再飛越太平洋到加州，最後經紐約和巴黎回國。途中在每個大陸着陸一次，每個航段持續4~5天，這是飛行員能夠承受的極限。

當電池效率達到足夠水平，使重量得以進一步減輕時，“太陽脈動”号将改裝成可載兩人，在北半球最終完成不着陸、無燃料環球飛行，平均速度每小時80公裡。

飛行自古以來都是人類的夢想，而各種各樣的飛行器就是實現人類夢想的翅膀。

瑞士探險家計劃在2011年挑戰太陽能飛機環球載人飛行的構想，并于5月22日正式展開了網上模拟試驗。航空技術的發展，已經使人們驚覺：利用取之不竭的陽光實現永久飛行，正跳出科幻的意味，變得越來越真實可及，正如英國皇家航空俱樂部的巴裡·羅爾夫所說：“誰知道将來還有什麼會成為可能呢？”

瑞士科研人員開始對太陽能飛機環球飛行計劃展開網上實景模拟試驗，為一年後開始的首架樣機試飛和最終環球載人飛行作準備。第一架樣機目前正在瑞士制造和組裝，環球飛行預計在2011年上演，一旦實現，這将是太陽能飛機曆史上首次載人作晝夜、長距離飛行。

整夜航行

早在2003年，瑞士探險家貝特朗·皮卡爾就提出了太陽能飛機環球飛行構想，計劃駕駛太陽能飛機，經過5次起降實現環球晝夜飛行，這一計劃被命名為“太陽脈動”，最終的目标是用太陽能飛機實現永久飛行。

太陽能飛機驚人的續航力來自取之不竭的陽光。從理論上說，隻要能追上地球自轉的速度，使自己永遠暴露在陽光照耀下，太陽能飛機就能永久飛下去，持續時間取決于部件的壽命極限。但實際上，飛機要跟上地球的腳步，需要以接近兩倍音速飛行，這隻有在已經退役的“協和”超音速客機上才能體驗到，因此現實的永久飛行之道還必須面對黑夜的挑戰。

“太陽脈動”計劃

“太陽脈動”計劃面臨的最大挑戰正是徹夜飛行，因為夜間無法采集陽光，飛機隻能依靠電池白天儲蓄的有限能量。皮卡爾承認：“我們最大的問題是能否在白天儲存足夠的太陽能，保證夜晚飛行。”不過他認為，隻要蓄電池的能量密度和重複充電能力、太陽能電池闆的能量轉換效率以及電動機的經濟性達到足夠水平，太陽能飛機在空中數周數月地飛行下去，并不是一個遙不可及的目标。

皮卡爾的研究小組共有60名科研人員，研究機構設在瑞士，他們的研究得到了法國達索特航空和歐洲宇航局的大力支持，整個項目投資7000萬歐元。

由于世界上還沒有駕駛太陽能飛機嘗試晝夜連續飛行的先例，因此在實際飛行前，皮卡爾和他的研究小組要完成充分的數據模拟以保證飛行安全。22日的網上模拟将充分考慮“太陽脈動号”可能遇到的各種實際情況。飛機将在白天攀升到高空，在夜間降低飛行高度，以節省能源，但具體飛行高度需要模拟确定。此外，模拟還要考慮惡劣天氣，以及如何避開雲層、如何最大限度獲取陽光等問題。參與飛行計劃的氣象學家盧卡·特魯曼斯說：“我生來第一次希望天天都豔陽高照。”

駕駛艙

研究小組正在趕制“太陽脈動”的第一架樣機，他們所采用的超輕材料、太陽能電池、能量管理系統、駕駛員健康檢測系統等都代表着最新的技術水平。按照設想，“太陽脈動号”飛機将由碳纖維制成，外形就像一隻巨大的蚊子，表面複蓋有240平方米的太陽能光電闆，裝有一組400公斤的锂電池，通過4台電動機驅動直徑數米的螺旋槳緩慢旋轉，能在10000米以上高度以70公裡/小時的速度巡航飛行。

電池

太陽能光電闆會将陽光轉化為電能，儲存到高技術超薄锂電池，帶動機翼上4個電動螺旋槳發動機，為飛機提供動力。在這樣的飛行中，“太陽脈動号”從太陽得到的平均功率隻與萊特兄弟1903年的飛機功率相當，這要求锂電池每公斤的能量密度必須接近200瓦/小時。

超薄和柔性的太陽能锂電池要承受變形、振動、-60℃~+80℃的溫度變化，還有強紫外線照射。制造寬達80米的超輕細長機翼也是前所未有的技術考驗，在12000米以上高空駕駛，駕駛艙還需要增壓、保溫和除濕。另外，為節省能源減輕重量，駕駛艙設計很小，隻能容下一個飛行員。飛機的起飛将完全自動完成，白天它将逐漸升高，夜晚則緩慢滑翔下降，以節省寶貴的能量，飛機底部也将安裝太陽能光電闆，接受反射的陽光。

“太陽脈動”是一個複雜的工程，科研人員決定分階段實施，進行充分試驗和準備，從而降低風險。在能源消耗方面，飛機一直是最昂貴的交通手段，溫室氣體排放占全球3%以上。而太陽能飛機堪稱最純淨的綠色飛行方式。皮卡爾預計，“太陽脈動号”太陽能飛機飛行計劃代價高昂，需要9400萬美元投資，沒有商業化前景，但科學家們更看重的是宣傳無污染飛行，皮卡爾希望這架飛機能引起人們對可持續發展技術更多的讨論。

西風号

“西風”号在美國新墨西哥白沙導彈靶場進行試飛

重量：33公斤

翼展：12.2米

速度：70米/秒

2006年8月，英國科學家研制的全球首架太陽能無人偵察機——“西風”(Zephyr)号試飛成功。該機采用全球定位系統導航，最大飛行高度可以達到40000米。它依靠太陽能電池提供動力，可持續飛行3個月之久，對目标實施長時間的高密度監控。預計未來兩年，它将被廣泛用于阿富汗和伊拉克戰場。

2003年到以後，研究人員已先後制造了四架樣機，它非常輕巧，總重量僅33千克。機翼由碳素纖維制成，寬12.2米，表面複蓋着一塊塊太陽能電池面闆，收集到的太陽能一方面驅動螺旋槳，一方面儲存到40節锂電池中，供夜間使用。為防止機身表面溫度過高，“西風”号表面塗滿了一種特殊“太空油脂”。航空潤滑油也是特制的，能在極端氣溫條件下保護軸承。

“西風”号在美國新墨西哥白沙導彈靶場進行試飛

雖然體積和重量“縮水”，可是“西風”号的功能卻大大增強了，它上面的照相機可以從18288米的高空，精确拍攝大小僅為25.4厘米的地面目标。同時，它還可以接收和傳播特種部隊士兵從遠方發送來的無線電信号。

不過，由于“西風”号是為高空飛行設計的，機身脆弱，動力小，因此完全不能依靠自身動力起飛，尋找一種穩定可靠的發射方式，正是研制重點。2006年8月初，“西風”号模型機在美國新墨西哥州成功完成試飛，由于它的自身動力過于弱小，在試飛過程中，3名男子順着風沿着跑道一路狂奔，才總算将它“送”上藍天。

動力号

“陽光動力号”機翼承載200平方米的光伏電池面闆，可在夜間飛行

制造國家：瑞士

制造公司：瑞士陽光動力公司

類型：單座太陽能飛機

平均時速：70公裡

最大飛行高度：8500米

乘員：一名飛行員

從外表上看，HB-SIA"陽光動力号"太陽能飛機并無任何特殊之處。而實際上它卻凝聚了當今世界無數最新科技成果：機身由超輕碳纖維複合材料制成，翼展長達63.4米，可比一架波音747-400。然而，擁有如此大翅膀的飛機，即使包括飛行員在内，其重量亦不超過1600公斤，僅相當于一輛普通家用汽車，隻需兩個成年人便可将其骨架擡起。

HB-SIA"陽光動力号"機翼下方設有四個發動機艙，各配有一個10馬力發動機，一個锂聚合物電池組和一個調節充放電及溫度的控制系統。此外，還設計了一層保溫層，旨在保護電池組發散的熱量，以确保他們能在8500米的高空、零下40度的惡劣環境下仍然可以繼續工作，每個發動機配有一台減速器，将直徑為3.5米的雙輪葉式螺旋推進器的轉速控制在200-400轉/分鐘，其中，太陽能電池達到了11628塊，機翼上配10748塊，橫向平衡器上配880塊，平均飛行速度理論上是70公裡每小時，終極目标是實現無燃料消耗的晝夜飛行。

白天，“陽光動力号”上升到9000米的高空，以平均每小時70公裡的速度進行飛行的同時，将多餘的太陽能電力儲存到高性能蓄電池中。到了晚上，重達400公斤的聚合锂電池把白天的太陽能轉換成電能，可供飛機夜間持續飛行8小時。由于碳纖維複合材料具備耐熱性高的優點，飛行員可将白天飛行高度保持在8500到9000米之間，從而達到最佳的空氣動力學效率和太陽能利用率。到了晚上，飛行高度降至1500米左右，降少耗電量，待次日太陽升起之後，飛機才重新回到高空進行飽和飛行+飽和充電。

對于使用環境惡劣儲能成難題。為了提高安全系數，研發小組為飛行員提供了一整套高科技裝備。專用的智能馬甲具備防寒功能，能與導航設備相連。一旦飛機與預定航向偏離5度以上，馬甲便會發出強力脈沖以喚醒沉睡中的飛行員。因此後者可以随時進入深度睡眠，而不必擔心安全問題。此外，電池組表面的保溫層可以阻止熱量散失，從而确保蓄電裝置在8500米高空、零下40攝氏度的惡劣環境中維持正常運行。

“陽光動力号”首席執行官安德烈·博爾施博格透露，當前飛機使用的光伏面闆，轉換效率大約為20%，飛機必須飛到9000米的高空才能吸取足夠的光熱。如果進行環球飛行，當處于北半球夏天，日照時間更長，但由于太陽升降期間與地平線形成的角度偏低，光伏面闆其實無法在整個白天都吸取到光熱。“有長達14個小時是需要使用電池飛行的，若電池有問題或儲能不足，飛機不排除自9000米高空墜毀的可能。”此外，飛機的設計時速遠低于噴氣飛機的時速；此外其座位也被戲稱為“經濟艙”，隻能做45度角的調整。

因此，即使在2012年實現環球飛行，要真正令太陽能飛機商用化，也還是前路漫漫———“陽光動力”的翼展已經大得如同一架波音飛機，卻仍無法承載駕駛員以外的乘客。要麼太陽能電池得到新的發展，使得動力得到增加；要麼改造所有機場保證其起降。這或許才是飛機作為太陽能應用的終極挑戰。

這架HB-SIA"陽光動力号"由一批熱心環保事業的瑞士科學家、工程師和探險家共同傾力打造而成，耗資近7000萬歐元。設計者希望飛機徹底擺脫現有對石油燃料的依賴，僅憑無限的太陽光實行晝夜連續飛行。

駕駛這架"陽光動力号"太陽能動力飛機是一個極端困難和高風險的工作。因為在過去還沒有如此大翼展卻又如此輕的一架飛機能夠成功上天。“陽光動力”的專業團隊一直在日以繼夜的調整測試目标，以求把風險降到最低。

“太陽驅動”号從亞利桑那州鳳凰城空港國際機場起飛，在飛行了18小時21分鐘後，于23日淩晨1時零8分飛抵得州達拉斯-沃思堡國際機場，飛行路程達1541公裡。

以前的太陽能飛機飛行紀錄是由“太陽驅動”号創下的，當時它從瑞士飛到西班牙，全程達1116公裡。

機師博爾施伯格說：“這一階段行程特别具有挑戰性，因為降落時遇到相當強的風勢。以距離來說，這也是太陽能飛機的最長飛行路程。”

“太陽驅動”号在美國展開飛越美國大陸之旅，從鳳凰城飛到達拉斯是第二階段行程。第一階段行程是從加州舊金山飛到鳳凰城。

“太陽驅動”号翼展與波音747大型飛機相當，使用約1.2萬塊太陽能闆，重量與普通四門小車相仿，平均飛行速度約每小時70公裡，如果飛行員身體許可，可不間斷飛行26小時。在夜間飛行時，它會飛到8230米的高空，然後緩慢向下滑翔，過程中不需要用到任何能源，一直到太陽升起時，太陽能闆才再度積蓄能量。

自2010年4月7日首飛成功後，“太陽驅動”号每年都有突破，2011年首次完成瑞士至比利時跨國飛行，2012年5月完成瑞士至摩洛哥跨洲飛行，2015年将進行環球飛行。