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domingo, 5 de abril de 2015

Avión “Solar Impulse II”

Ya se encuentra en viaje para dar la vuelta al mundo el nuevo modelo del avión solar: el “Solar Impulse II”. La aeronave partió de Abu Dhabi (Emiratos Árabes Unidos) el pasado 9 de marzo de 2015, con la misión de completar la vuelta al mundo: 35.000Km en 12 etapas y 5 meses de duración, habiendo realizado hasta el momento 5 escalas: en Mascate (Omán), Ahmedabad y Benarés (India), Mandalay (Birmania) y Chongqing, ciudad del centro de China a orillas del Yangtsé.

El SI-II volando en el espacio aereo chino
Está previsto que el viaje completo dure cinco meses y la idea es que en agosto de 2015 el 'Solar Impulse II' aterrice nuevamente en Abu Dhabi, completando el viaje. Aunque, los días de vuelo real serán solo 25. El aparato, de 2,5 toneladas, vuela a una altura máxima de 8.500 metros y con una velocidad de crucero relativamente "modesta", entre 50 y 100 kilómetros por hora.
Dentro de China deberán realizar  todavía un vuelo de 1.190Km entre Chongqing y  Nanjing, de unas 20 horas de duración.
Al salir de China, les espera la jornada más larga: el cruce del Océano Pacífico con cinco días consecutivos de vuelo con un solo piloto, desde China hasta Hawai, en EEUU. “Solar Impulse II” despegará en su séptima etapa de  vuelo desde Nanjing (Aeropuerto Internacional Lukou) en la República Popular de China, hacia Hawai (aeropuerto Kalaeloa) en los Estados Unidos de América. El piloto volará el avión por una distancia de aproximadamente 8.172 kilometros, durante un tiempo estimado de 120 horas. Este vuelo a través del Pacífico será una hazaña de resistencia para el piloto y para los equipos de apoyo que constantemente monitorearán y planificarán la ruta del SI-II. Durante 5 días, el piloto se dirigirá hacia el pequeño blanco de las islas hawaianas.
Después de Hawái, se dirigirán a Phoenix, en Arizona y al aeropuerto más grande de Nueva York, el Aeropuerto Internacional John F. Kennedy. El curso a través del Atlántico dependerá del clima, y podría incluir una escala en el sur de Europa o Marruecos antes de terminar.
Este avión es el sucesor del primer prototipo, el 'Solar Impulse I', que realizó varios vuelos  por Europa, Marruecos y  Estados Unidos en 2013.

Características principales del avión 'Solar Impulse II'
Esta revolucionaria aeronave de una plaza, hecha de fibra de carbón, tiene 72 m de envergadura (más que el Boeing 747-8) y un peso de 2.300Kg, equivalente al de un automóvil.
Las 17.248 células solares instaladas en las alas, fuselaje y estabilizador horizontal de cola, alimentan 4 motores eléctricos de 17,4HP cada uno, con energía renovable.
Durante el día, las células solares recargan las batería de litio que pesan 633Kg, las que permiten a la aeronave volar a la noche y por lo tanto tener virtualmente ilimitada autonomía.
Células Solares

Detalle de los paneles solares sobre alas, fuselaje y estabilizador de cola
 17.248 células solares de silicio monocristalino, de 135 micrones de espesor, montadas sobre las alas, fuselaje y estabilizador horizontal de la cola, recolectan arriba de 340KWh de energía solar por día, abarcando una superficie de 269,5m2, proveyendo el mejor compromiso entre ligereza, flexibilidad y eficiencia (23%).
La eficiencia de una célula solar es el  cociente entre la potencia eléctrica generada por ella  y la potencia de irradiación solar incidente que la produjo, multiplicado por 100. Este término se calcula usando la relación del punto de potencia máxima, Pm, dividido por la luz que llega a la celda, irradiancia (E, en W/m²), bajo condiciones estándares de medición (STC) (Standard Test conditions)  por el área superficial de la célula solar (Ac en m²).
                                                 η = (Pm/ E x Ac) x 100

Ubicación de motores, detalles de células PV y motores
Baterías
La energía recolectada por las células solares es almacenada en baterías de polímero de litio, cuya densidad de energía está optimizada a 260Wh/Kg. Las baterías están aisladas por foam (espuma) y montadas en las 4 góndolas de los motores (engine nacelles) con un sistema de control del umbral de carga y temperatura. Su masa total de alrededor de 633Kg, es  ¼  del peso total del avión.
Para ahorrar energía, el avión asciende a 8.500m durante el día y desciende a 1500m a la noche.

Las góndolas que contienen los motores y las baterías
Motores
Cuatro motores sin sensores ni escobillas, de 17,4 HP cada uno,  montados dentro de góndolas, debajo de las alas y provistos de una caja reductora que limita a 425 r.p.m la velocidad de rotación de las hélices de dos aspas y 4m de diámetro. El sistema completo tiene una eficiencia del 94%, constituyendo un record de eficiencia energética.
Velocidad
A nivel del mar: velocidad mínima de 45Km/h y velocidad máxima de 90Km/h. A máxima altitud (8.500 metros): desde 57Km/h hasta 140Km/h.
Peso
Los ingenieros dirigidos por André Borschberg, lograron construir toda la estructura proporcionalmente 10 veces más liviana que la del mejor parapente. Cada gramo añadido tuvo que ser reducido en otro lugar, para permitir el peso de las baterías a bordo, y proporcionar una cabina en la que un piloto puede vivir durante una semana. Al final, resultó casi el peso de una pequeña furgoneta que es de alrededor de 2.300kg.
Han logrado que las láminas de carbono tengan un peso similar al  de las hojas de papel de una impresora (25 g / m2)
Robustez
El fuselaje está hecho de materiales compuestos: un sandwich de panel de abejas y fibras de carbono.
La superficie superior de las alas está cubierta por una lámina consistente en células solares encapsuladas y la superficie inferior por una lámina flexible altamente resistente. 140 costillas de fibra de carbono espaciadas por intervalos de 50cm dan a las alas su sección transversal aerodinámica y también mantienen su rigidez.
La cabina del piloto
La cabina, con una capacidad de 3,8m3, que admite ser ocupada por un solo piloto, no estará presurizada ni calefaccionada, debiendo el piloto usar una máscara de oxígeno cuando la altura del avión lo requiera. Los dos pilotos, Bertrand Piccard y André Borschberg, se turnarán a bordo una etapa cada uno, pero los cruces de los océanos Pacífico y Atlántico deberán ser realizados por uno solo de ellos, representando esto un gran desafío de resistencia humana. Se calcula que a lo largo de todo el viaje cada piloto acumulará un total de unas 500 horas de vuelo. Las temperaturas exteriores que deberá soportar la nave estarán entre +40ºC y -40ºC. La protección contra el frío y el  calor ambiental para el piloto se realizará por aislamiento térmico de alta densidad en la estructura de la cabina.
Dentro de la cabina se dispondrá de 6 tubos de oxígeno y alimentos y agua para 1 semana. Un paracaídas y una balsa salvavidas se han empaquetado en el respaldo del asiento.
El asiento (butaca) del piloto es transformable en camarote y en baño. Además, cuando el respaldo se encuentra totalmente reclinado, le deja espacio al piloto para hacer ejercicios físicos.
Se han realizado numerosas simulaciones de vuelo en el laboratorio para ensayar las condiciones del vuelo real.

La butaca del ploto en su uso normal


La butaca del piloto se transforma en cama y en baño

Base científica de sobrevivencia
Técnicas de auto-hipnosis y meditación le permiten al piloto mantener su capacidad de concentración y  vigilancia.
Una base científica de nutrición personalizada ha sido desarrollado por Nestlé Health Science, para satisfacer las necesidades mediante  de 2,4 kg de alimentos, 2,5 litros de agua, y 1 litro de bebida para deportistas por día, durante un período de  vuelo de una semana. Además, los médicos y especialistas en medicina de alta altitud ofrecen consejos médicos antes y durante los vuelos.
En contacto con la MCC - Centro de Control de Misión - en Payerne, el piloto recibe apoyo e indicaciones de vuelo. La transmisión de cientos de parámetros técnicos a través del satélite de enlace de datos es continua a la MCC. Todas las posibles eventualidades son simuladas por un equipo multidisciplinario, para encontrar la combinación correcta de los patrones climáticos y allanar el camino para que el avión solar pueda entrar en el espacio aéreo controlado y prepararse para los aterrizajes en los aeropuertos internacionales.

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