¿Por qué tardó tanto el vuelo de Solar Impulse?

El Solar Impulse acaba de ser noticia por volar de Japón a Hawái en un avión que funciona con energía solar en cinco días.

Pero cinco días parece mucho tiempo. Hagamos los cálculos sobre eso. La distancia de Japón a Hawái es de aproximadamente 6 , 611 k metro , asi que 6 , 611 k metro / 5 d a y s / 24 h o tu r s = 55 k metro / h

Así que estaba volando un promedio de 55 k metro / h ? Eso parece demasiado lento para mantener la sustentación.

Agregué algo más de información.
El avión no volaba en línea recta, debido a la necesidad de evadir el clima y lidiar con los vientos predominantes. También necesitaba dar un poco de vuelta antes de aterrizar porque llegó muy temprano en la mañana cuando estaba demasiado oscuro. La distancia real recorrida (y la velocidad media) fue, por lo tanto, un poco más alta pero aún por debajo de los 75 km/h)

Respuestas (2)

No, no podría volar mucho más rápido con la energía disponible.

La sustentación es una cuestión de área alar y presión dinámica. Solar Impulse 2 tiene un área de ala de 269,5 m² para transportar sus 2,3 toneladas de masa. Esta es una carga alar de solo 8,53 kg/m²; mucho menos que incluso los planeadores (comienzan en alrededor de 30 kg/m²). Esto le permite volar muy lentamente; si asumimos que vuela con el coeficiente de sustentación C L para alcance óptimo para avión de hélice

C L = π ⋅ A R ⋅ ϵ ⋅ C D 0
y adivine el coeficiente de arrastre de elevación cero C D 0 ser 0.029 y la relación de aspecto A R para ser 19,18, el resultado es 1,377. Esto ya está cerca del coeficiente de sustentación máximo, que espero sea de 1,6. Ahora necesitamos la ecuación de sustentación para calcular la velocidad necesaria para mantenerlo volando con este coeficiente de sustentación:
v = 2 ⋅ metro ⋅ gramo C L ⋅ S ⋅ ρ
Supongamos que vuela a 9000 m de altitud donde la densidad del aire ρ es solo 0,4671 kg/m³ , el resultado es 16,13 m/s o 58 km/h. Ahora considere que volará al principio, tarde en la noche y al final del vuelo a altitudes más bajas, y es posible que no pueda volar en un curso recto (tal vez para volar con mal tiempo), y los 55 km/h parecen completamente plausible, si no completamente rápido. Al nivel del mar, la velocidad de alcance óptima es de solo 9,96 m/s o 35,86 km/h, casi su velocidad de despegue.

Volar más rápido necesitaría más energía y no permitiría que Solar Impulse 2 recargara sus baterías para las horas nocturnas. El vuelo solar debe ser lento para ser posible.

De aquí

Rendimiento del impulso solar

Solar Impulse puede volar a la misma velocidad que un coche, entre 36 km/h (20 Kts) y 140 km/h (77 Kts).

A nivel del mar: velocidad mínima de 45 km/h (20 Kts) y velocidad máxima de 90 km/h (49 Kts). En altitud máxima: de 57 km/h (31,5 Kts) a 140 km/h (77 Kts).

De aquí

Artículo de Wired.Com, entrevista con pilotos

“Hay que reaccionar rápido porque si bajas 50 metros alcanzas la velocidad máxima”, dice sobre el límite de diseño del avión. “Si subes 50 metros alcanzas la velocidad de pérdida”.

La velocidad máxima calculada es de 44 nudos (51 mph), pero los pilotos se limitan a 35 nudos (40 mph). La velocidad de pérdida, el punto en el que el flujo de aire se separa del ala y ya no genera suficiente sustentación, es de solo 19 nudos (22 mph).

Gracias. No me di cuenta de que un avión pudiera volar a velocidades tan lentas.
De nada. Tiene alas masivas. El área del ala es un factor clave en la ecuación de sustentación .
@David Resulta que todos los aviones que funcionan con energía solar son bastante lentos. Incluso he visto un video de alguien siguiendo a uno por una pista durante su recorrido de despegue... en una bicicleta. La densidad de energía solar es en realidad bastante pequeña. Mientras que la densidad de energía solar máxima cuando el sol está directamente sobre la cabeza y no hay nubes es de aproximadamente 1 kW por metro cuadrado, la densidad de energía solar promedio general en las latitudes donde vive la mayoría de los humanos es de solo 100-200 W (0,1-0,2 kW) por metro cuadrado. metro. Como referencia, eso es casi suficiente para alimentar mi tarjeta de video... y eso incluso si tiene paneles 100% eficientes (que nadie tiene).
@DavidGrinberg: incluso hay aviones convencionales que pueden volar tan lento, incluso más lento. El Antonov 2, un avión de casi 70 años, por ejemplo, puede volar tan lento que su manual ni siquiera especifica una velocidad de pérdida. Puedes volar de forma controlada a 40 km/h, y si vuelas más lento, simplemente descenderás como en un paracaídas.
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