Проект «Альбатрос – вокруг света на энергии Солнца»

История проекта

На сегодняшний день высокотехнологичные страны работают над задачей создания летательного аппарата, способного совершать многодневные перелеты, используя энергию солнца. Россия не может оставаться в стороне от этих проектов. Уже сейчас в мире существуют несколько беспилотных летательных аппаратов, способных находится в воздухе от недели до одного месяца. Проблема в том, что они несут небольшую полезную нагрузку 5-10 килограмм и используются как системы мониторинга, но не задействованы в пассажироперевозках или грузоперевозках.

Например, действующий рекордсмен по продолжительности полета БЛА Zephyr 8 продержался в воздухе 25 суток, неся полезную нагрузку всего 5 кг.

Следующий этап развития летательных аппаратов, использующих энергию Солнца – многодневные полеты с человеком на борту. Считается, что 2021 год станет отправной точкой первого полёта. Таким образом, спустя 60 лет с момента первого пилотируемого полета человека вокруг Земли, человек впервые сможет облететь вокруг планеты, не сжигая углеводороды, а используя энергию Солнца. Событие не меньшей значимости, чем полет Ю.А. Гагарина.

В истории мировой авиации осуществлён всего один кругосветный полет на энергии солнца. В 2015-2016 годах швейцарские пилоты Бертран Пиккар и Андре Бошберг на самолете Solar Impulse 2 преодолели 42 тысячи километров за 558 часов, совершив 17 посадок.

С тех пор команды из России, Китая, США, Англии, Австралии и других стран работают над созданием пилотируемого летательного аппарата, способного взять на борт полезную нагрузку 100-150 килограмм и облететь вокруг света без посадок и подзарядки, только на энергии Солнца.

В нашей стране технологические компании РОТЕК и ТЭЭМП при поддержке Благотворительного фонда РЕНОВА на протяжении нескольких лет работают над проектом «Альбатрос – вокруг света на энергии Солнца». Осуществляется сбор данных, формируется команда из лучших специалистов в области авиастроения, фотовольтаики, технологий сохранения энергии и метеорологии.

Задача проекта «Альбатрос» заключается в создании самолёта с электрической силовой установкой и солнечными модулями в качестве источника энергии для осуществления первого в мире беспосадочного кругосветного перелёта.

Инициаторами проекта выступили: председатель Совета директоров АО «РОТЕК» – Михаил Лифшиц и известный путешественник, пилот, член РГО — Фёдор Конюхов.

В апреле 2017 года на заседании Попечительского совета РГО Виктор Вексельберг представил проект «Альбатрос – вокруг света на энергии Солнца».

Проект реализует российский разработчик и производитель суперконденсаторов и систем накопления энергии, резидент Сколково – компания ТЭЭМП, входящая в холдинг РОТЕК.

Изучая опыт предшественников, команда проекта «Альбатрос» обратила внимание, что самолеты создавались без достоверной расчетной базы. У наших предшественников не было данных, сколько энергии самолет соберет на разных высотах и широтах, в разное время суток, при разных положениях относительно Солнца и т.д. Чтобы создать оптимальный вариант самолета, необходимо собрать эти данные и серьезно их проанализировать. Именно этим обусловлено решение создать Летающую Лабораторию (ЛЛ).

На фото: Общий вид самолета Stemme S12.

В конце 2017 года были утверждены задачи и параметры ЛЛ – прототипа для отработки технологий, необходимых для создания самолёта для кругосветного перелёта.

Используя технологии ТЭЭМП, компания НТЦ (Санкт-Петербург) изготовила несколько партий высокоэффективных гибких гетероструктурных солнечных модулей, которые способны улавливать не только прямой, но и отражённый солнечный свет.  Это решение позволяет нанести модули на нижнюю плоскость самолёта, увеличив его энерговооружённость.

В результате исследовательских работ были созданы модули, которые используются в различных рекордных проектах. Так, например, гибкие солнечные модули, изготовленные для ЛЛ, установлены на весельной лодке «АКРОС», на которой Фёдор Конюхов совершил одиночный переход по маршруту Новая Зеландия – мыс Горн за 153 дня. Протяженность маршрута свыше 6 тысяч морских. Солнечные модули для будущего кругосветного полета Альбатроса прошли испытания в суровых широтах Южного океана.

В период ноябрь 2017 – март 2018 совместно с компаниями ТЭЭМП, Carbon Wacker и Acentiss был разработан силовой агрегат на солнечных батареях в комбинации с накопителями энергии с последующим монтажом на борту ЛЛ.

В апреле 2018 года в Московской области прошла приемка и первый полет Летающей Лаборатории – самолета с размахом крыла 25 метров. По факту создана первая в мире пилотируемая Летающая лаборатория в области фотовольтаики – уникальный исследовательский комплекс, который позволяет испытывать технологии в реальных климатических условиях: экстремальных температурах, уровнях давления, в широких диапазонах спектра солнечного света.

На фото: Фёдор Конюхов за штурвалом Stemme S12 перед учебным вылетом.

К этому времени была также создана наземная инфраструктура для хранения и обслуживания Летающей Лаборатории. Место базирования – аэродром «Северка», Коломенский район, Московская область.

С мая по сентябрь 2018 года проводилось тестирование оборудования, испытательные полеты, сбор и анализ данных.

Параллельно с этим, по заданию команды «Альбатрос» в 2018 году подготовлены четыре независимых «Анализа Осуществимости» (Feasibility Study) от экспертных команд:

1. Acentiss/Carbon Wacker (Германия)
2. Elson Space Engineering (Англия)
3. Denis Craddock/Richard Roake (Новая Зеландия) на базе существующего высотного планера Perlan 2.
4. Angus Fleming (Англия) www.airborne.com

Все команды подтвердили возможность создания пилотируемого летательного аппарата, способного совершить кругосветный полет с полезной нагрузкой 100-150 килограмм на борту.

Проект реализуем на грани технологических возможностей и наша задача – эти технологические возможности определить, зафиксировать и приступить к строительству самолета, имея возможность вносить изменения в конструкцию с учетом постоянно растущей эффективности как солнечных ячеек, так и систем хранения энергии.

Уже сейчас мы кардинально изменили систему накопителей, применив гибридный вариант. Для хранения собранной энергии используется гибридный накопитель – литий-ионный аккумулятор авиационного применения и суперконденсатор производства российской компании ТЭЭМП. Суперконденсаторы обладают огромным ресурсом и сохраняют полную работоспособность при температурах ниже -60°С. В гибридном накопителе они играют роль «буфера» и защищают его от интенсивных нагрузок, перегрева и переохлаждения.

В швейцарском проекте Solar Impulse 2 одной из проблем стал перегрев и выход из строя ионно-литиевых аккумуляторов, накапливающих солнечную энергию для полета при отсутствии света (в ночное время). Потребовалось 9 месяцев на производство и замену аккумуляторов.

25 октября 2018 в Технопарке «Сколково» состоялась презентация проекта «Альбатрос» по созданию самолета с электрической силовой установкой, способного на солнечной энергии совершить беспосадочный полет вокруг Земли. Проект представили его руководитель Михаил Лифшиц и путешественник и пилот Федор Конюхов.

В конце 2019 года заключены договора с компаниями Carbon Wacker и HEAD Engineering на строительство и проектирование самолета.

В России будет создаваться самолет-дублер на тот случай, если основной самолет получит повреждения в ходе испытательных полетов, а также для нарабатывания компетенции у отечественных авиапроизводителей композитных воздушных судов. Проект «Альбатрос» ставит задачей не только создать самолет и осуществить рекордный полет, но собрать и поделиться с российскими специалистами уникальными технологиями и знаниями для дальнейшего использования в национальных авиационных проектах.

Маршрут кругосветного полета.

Федор Конюхов планирует повторить маршрут своего успешного кругосветного перелета на воздушном шаре. В 2016 году он облетел вокруг света за 268 часов, преодолев расстояние в 35 000 километров. Стартовал и приземлился в штате Западная Австралия.

Предполагается, что полет самолета «Альбатрос» будет проходить на высотах 10-12 километров в Южном полушарии над территорией Австралии, Новой Зеландии, Чили, Аргентины, Бразилии и ЮАР.

80% полета пройдёт над акваториями Тихого, Атлантического и Индийского океанов.

Протяжённость маршрута свыше 37 000 километров

Крейсерская скорость самолёта 200 километров в час.

Перелет займет 180-190 часов. Кабина самолёта будет оборудована необходимыми системами жизнеобеспечения.

Выписка из спортивного кодекса FAI

FAI Sporting Code.  Section 13 – Solar-Powered Aeroplanes

Class CS – Solar-powered Aeroplanes

SOLAR-POWERED AEROPLANE (SpA): An aeroplane (GS 2.2.1.3) which can be sustained in level flight in the atmosphere using solely solar energy impacting on its airframe as its energy source . (Energy can be stored, both before flight and during flight, into on-board energy storage system)

Speed around the world, non-stop

The course, including suitable control points (to be dealt with as WAY POINTS), shall be approved in advance by the NAC’s concerned (Control points shall be chosen from a pre-defined list of possible way -points). It must start and finish at the same aerodrome, crossing all meridians. The length of the course shall not be less than the length of the Tropic of Cancer or Capricorn (Latitude 22.5 degrees, distance 36 787.559 kilometres, based on the WGS84 ellipsoidal world model).

If, for any reason, final landing cannot be made at the aerodrome of departure, the aeroplane may fly to an alternate landing place lying beyond the original one (at a greater distance from which the start was made).

The start time shall be the time of take-off; the finish time shall be the time of landing.

Сайт проекта: http://albatross.solar

Партнеры Проекта:

• ООО «ТЭЭМП» (www.teemp.ru) — российский разработчик и производитель суперконденсаторов, а также систем накопления энергии на их основе для автотранспортной отрасли, авиа- и судостроения, роботехники, исследовательских установок и спецтехники. Суперконденсаторы ТЭЭМП успешно работают при температурах до -60°С, отличаются низким внутренним сопротивлением и обладают огромным ресурсом — порядка 1 млн циклов заряд-разряд. Производство компании расположено в г. Химки, его мощность — 200 тысяч суперконденсаторных ячеек в год.
• АО «РОТЕК» (www.zaorotec.ru). Сферы деятельности компании: система прогностики состояния промышленного оборудования «ПРАНА», проектирование, инжиниринг и генподряд при строительстве объектов энергетики и инфраструктуры, разработка и производство высокоэффективных систем хранения и накопления энергии на основе суперконденсаторов, изготовление, модернизация и обслуживание основного и вспомогательного энергетического оборудования.

Сайт проекта: www.albatross.solar 

Проект «Альбатрос» — Вокруг света на энергии солнца

Цель проекта «Альбатрос» — беспосадочный кругосветный полёт на энергии солнца. Для этого ТЭЭМП работает над созданием самолёта с электрической силовой установкой и солнечными модулями в качестве источника энергии. По заказу компании разработана технология производства гибких солнечных модулей и способ их нанесения на карбоновые композитные материалы. Такие модули способны улавливать как прямой, так и рассеянный свет с эффективностью свыше 22%. Это позволяет использовать отражённые от облаков солнечные лучи, что практически удваивает энерговооружённость воздушного судна. Для хранения собранной энергии будут использоваться гибридные накопители, состоящие из  литий-ионных аккумуляторов авиационного применения и суперконденсаторов ТЭЭМП. Суперконденсаторы компании обладают ресурсом более 1 млн циклов заряд-разряд и сохраняют полную работоспособность при температурах ниже -60°С. В гибридном накопителе суперконденсаторы будут играть роль «буфера» и защитят его от интенсивных нагрузок, перегрева и переохлаждения.

Для строительства «рекордного» самолёта необходимо провести испытания указанных технологий. Для этого компания ТЭЭМП создала первую в мире летающую лабораторию в области фотовольтаики. Это уникальный исследовательский комплекс, который позволяет испытывать его компоненты в реальных климатических условиях: различных температурах, уровнях давления и влажности, в широких диапазонах спектра солнечного света. Лётная программа на 2021 год включает в себя полёты в районе аэродрома базирования («Северка», г. Коломна Московской области), а также в Европейской части страны. Кроме того, запланированы длительные перелёты в Кисловодск и Владивосток для презентации проекта на Дальневосточном экономическом форуме.

Информация, полученная в ходе испытаний, позволит компании ТЭЭМП создать воздушное судно для беспосадочного кругосветного перелёта на энергии солнца.  Пилотировать летательный аппарат будет всемирно известный путешественник Фёдор Конюхов. Он повторит маршрут своего кругосветного перелёта на воздушном шаре, в ходе которого удалось собрать ценную информацию о силе и направлении воздушных потоков на различных высотах. Предполагается, что полёт пройдёт на высоте 12-14 км, а средняя скорость составит 210 км/ч. Самолёт «Альбатрос» преодолеет 35 тысяч км за 150 часов и навсегда впишет Россию в историю мировой электрической авиации.