¿Qué evitaría que un avión alimentado por energía solar permanezca en el aire para siempre?

Las fallas más comunes en los aviones comienzan con: un error humano o una falla mecánica . Donde, por supuesto, es mucho más probable que ocurran fallas mecánicas en las piezas móviles.

Los satélites tienen muy pocas partes móviles: obtienes un par de servomotores para ajustar el ángulo de tu equipo, como los paneles solares y las antenas. Ambos ocurren en unidades de rotaciones completas por día. A menudo también tienes algunos motores de cohetes pequeños para corregir el rumbo de los satélites, pero son motores de cohetes cuyas partes móviles comprenden más o menos una sola válvula.

En un avión, sin embargo, tienes piezas que se mueven muy rápido y fluidos de todo tipo (no solo combustible que no necesitas en un avión solar, sino también lubricantes, hidráulicos, etc.), también sensores mecánicos muy sensibles cuyo no -La operación de parada es crucial para el vuelo. Todo esto necesita ser inspeccionado, los niveles de aceite revisados, el sistema hidráulico revisado. Por último, pero no menos importante, el clima en el espacio es bastante tranquilo, en comparación con la atmósfera. Dependiendo de qué tan alto vuele, se encontrará con nubes, tormentas, pájaros, cambios de temperatura, etc., todo lo cual puede aumentar el desgaste de las cosas y hacer que las cosas requieran mantenimiento.

No estoy seguro de cuál sería el factor limitante, pero creo que o algunos equipos no estarían operativos sin mantenimiento, o se produciría una falla mecánica de algún tipo.

Además de los factores mecánicos o humanos, las otras consideraciones clave serían el clima y la estación.

El clima afectaría incluso a un avión solar de alto vuelo porque descienden (aunque lentamente) durante el ciclo nocturno. Además, su diseño requiere una envolvente de vuelo muy cuidadosamente gestionada: una masa de aire inestable podría destruir fácilmente la aeronave. Tenga en cuenta que las tormentas eléctricas, las corrientes en chorro e incluso las olas de montaña también pueden alcanzar alturas de vuelo durante el día. Debe haber un equilibrio entre la altura a la que puede volar el avión en el aire y el tamaño, el peso y la fragilidad del diseño resultante. Esto pondría a la aeronave en riesgo eventual durante una o más fases del vuelo.

La estación (en combinación con la posición de la aeronave) afectaría la cantidad de energía que podría recibir del sol. Mientras que a un UAV alimentado por energía solar le puede ir bien en los meses de verano en el hemisferio norte, puede que no sea posible volarlo continuamente en los meses de invierno, por ejemplo. Como la mayoría de las aplicaciones son específicas de la ubicación y, por lo general, sobre regiones industrializadas, esto impide mover la aeronave al ecuador o volar en un patrón sinusoidal entre los dos círculos tropicales.

En sus suposiciones mecánicas, también valdría la pena tener en cuenta la radiación solar ionizante (que puede afectar la computadora a bordo y los chips de memoria) y la luz ultravioleta más fuerte, que probablemente tenga un efecto degradante en la mayoría de los materiales utilizados para construir el avión.

Finalmente, solo una mención de que la redundancia puede ser un enfoque sensato para cuando hay carga útil y/o energía de repuesto, pero sería menos deseable cuando ambos fueran de primera calidad.

Uno que se me ocurre es la eficacia de carga/descarga de la batería. cuanto más ciclo de carga/descarga se aplica a una batería, menos eficaz puede mantener la batería su carga, hasta un 70 %. Eventualmente, las baterías deben reemplazarse antes de quedarse sin energía por la noche.

Hay algunos asuntos prácticos que influyen en este problema.

Con los satélites, el costo de lanzamiento es alto, y su mantenimiento en el espacio también es muy costoso. Entonces, los sistemas están diseñados para una vida económica que se deriva de las tasas de falla esperadas de todos los sistemas, y cosas como las tasas de agotamiento de RCS utilizadas para el mantenimiento de la estación, etc. Por lo tanto, existe un gran incentivo económico para diseñar sistemas que tengan un larga vida.

Con UAS alimentados por energía solar, los costos son mucho más bajos, y ciertamente el costo de lanzamiento es un par de magnitudes o menos. El costo del servicio es bajo, si la aeronave se puede recuperar, mantener y relanzar. Entonces, realmente hay pocos incentivos económicos para hacer la inversión para tener un UAS que pueda permanecer en la estación durante años.

Entonces, en mi opinión, es posible tener UAS alimentados por energía solar que permanecerán en la estación durante mucho tiempo, pero hay pocos incentivos económicos para desarrollar sistemas de alta confiabilidad (quizás incluida la redundancia) porque el costo de recuperación y relanzamiento es bajo.

Una de esas aplicaciones para aeronaves como esta es proporcionar conectividad de datos sobre ciudades o incluso áreas remotas, algo así como lanzar un punto de acceso aéreo.