AstroFlight Sunrise - AstroFlight Sunrise

AstroFlight Sunrise
Rôle Avion expérimental
origine nationale États Unis
Fabricant AstroFlight
Designer Roland Boucher
Premier vol 4 novembre 1974
Statut Retraité
Nombre construit 2

L' AstroFlight Sunrise était un démonstrateur de technologie d' avion électrique expérimental sans pilote et le premier avion à voler à l'énergie solaire .

Conçu pour la première fois en novembre 1970, le Sunrise a volé pour la première fois le 4 novembre 1974 depuis Bicycle Lake, un lit de lac asséché sur la réserve militaire de Fort Irwin , en Californie , aux États-Unis . Le premier prototype a été détruit lors de son 28e vol par turbulence. Le Sunrise II amélioré a volé l'année suivante.

Développement

Alors qu'il travaillait comme ingénieur chez Hughes Aircraft , Roland Boucher a commencé le travail de conception sur un concept d'avion à propulsion électrique en novembre 1970, calculant que les batteries au nickel-cadmium contemporaines disponibles seraient suffisantes pour soutenir le vol à l'aide d'un modèle de planeur radiocommandé. Les premiers projets expérimentaux ont prouvé que le concept était valable et en 1973, Boucher s'est concentré sur la création d'un avion à énergie solaire à haute altitude qui aurait une endurance illimitée.

Boucher a expliqué le projet à ses supérieurs chez Hughes Aircraft en 1972 et après l'avoir examiné, la société a remis le projet à Boucher en 1973. Boucher a pris un congé de Hughes pour poursuivre le projet et a rejoint son frère, Bob Boucher, à AstroFlight , un petit constructeur d'avion modèle à Venise, en Californie . Après avoir piloté avec succès un drone électrique transportant une charge utile de 5 lb (2 kg) sur un projet DARPA pour Northrop Corporation , ils sont ensuite passés au projet Sunrise.

L' utilisation du commerce impromptu cellules solaires qui ne produisent que 10% de rendement, Boucher a calculé que son projet aurait besoin d'être en mesure de voler sur environ 0,5 kW (0,7 ch). L'avion a été conçu comme un planeur sans pilote qui aurait une altitude de fonctionnement de 73 000 pieds (22 250 m), propulsé par un seul moteur électrique à aimant Samarium-cobalt , le premier moteur de ce type au monde. L'avion n'utiliserait aucune batterie et, à la place, descendrait la nuit de son altitude de fonctionnement à environ 10 000 pieds (3 048 m) à l'aube, avant que l'énergie solaire ne soit à nouveau disponible pour la montée.

Boucher a vu le Sunrise comme une preuve de concept pour un avion de suivi qui serait capable de rester en l'air pendant des mois à une altitude de 100 000 pieds (30 480 m).

Le projet Sunrise a été financé par la DARPA à partir de janvier 1974 et administré par Lockheed Aircraft Corporation de Sunnyvale, Californie , le contrat spécifiant un «avion de démonstration de concept alimenté uniquement par la lumière du soleil incidente sur les surfaces des ailes».

Roland Boucher a pris en charge la conception structurelle, l'aérodynamique, la télémétrie, le contrôle et la navigation. Il a également conçu l'intégration du panneau solaire, des moteurs électriques, de la boîte de vitesses et de l'hélice. Il a sélectionné un profil aérodynamique Eppler 387 pour l'aile. Les cellules solaires étaient des unités commerciales rondes de 5 cm (2,0 pouces) fournies par Heliotech . La cellule réelle a été construite par une équipe dirigée par l'expert modéliste Phil Bernhardt.

L' envergure de l'aile du Sunrise était de 32 pi (10 m) et l'avion avait un poids brut de 22 lb (10 kg). La charge alaire était très faible de 4 onces par pied carré (0,011 kg / m2). La structure de l'avion a été construite en épicéa, balsa et érable. En raison de leur rugosité, les cellules solaires n'étaient montées que sur les deux tiers arrière de la surface supérieure de l'aile.

Les longerons d'aile ont été construits à partir de chapeaux de longeron en épicéa avec des doublures en érable à tous les points d'attache et deux  âmes de cisaillement en balsa de 3 ⁄ 32 po (2 mm) attachées à des bandes de balsa de 1 ⁄ 8 à 3 ⁄ 8  po (3 à 10 mm) sur l'aile espars. Les côtes étaient en  balsa de 3 ⁄ 32 po (2 mm). Cette construction a abouti à une boîte à longerons en balsa avec des chapeaux coniques en épicéa. Le bord d'attaque a été recouvert de  balsa de 1 ⁄ 32 po (0,8 mm) pour former un longeron D de bord d'attaque. Le bord de fuite était formé de deux  feuilles de 2 po (51 mm) de largeur 1 ⁄ 32 po (0,8 mm) formant un triangle avec des  sections de longeron vertical de 1 ⁄ 8 à 3 ⁄ 8 po (3 à 10 mm) entre les nervures. Le revêtement était de 1/2 mil Mylar . L'aile de 32 pieds (10 m) pesait 5 lb (2 kg) et pouvait supporter des charges allant jusqu'à 100 livres.

Le contrôle se faisait via un émetteur et un récepteur de télémétrie conçus et construits par S&O Radio . La radio standard à six canaux S&O avait des canaux pour l'ascenseur, le gouvernail, le moteur allumé et éteint et le mode de fonctionnement de la cellule solaire. Les cellules solaires peuvent être réglées pour un fonctionnement en série ou en parallèle . Les fonctions de télémétrie fournies ont donné des données sur le courant du moteur, la tension du moteur, le régime du moteur, la vitesse anémométrique et deux références de cap à partir d'un compas solaire pour la navigation.

Histoire opérationnelle

Les essais en vol ont commencé en 1974 à Bicycle Lake, en Californie. Les premiers vols ont été effectués sur batterie, à l'aide d'un cordon élastique de 20 pieds (6 m). Lors de son premier vol, l'avion a atteint 500 pieds, avant de revenir pour un atterrissage.

Un manque de jours ensoleillés a retardé les essais en vol, mais au total, 28 vols ont été effectués. Le Sunrise grimperait lentement au début jusqu'à ce que ses cellules solaires se refroidissent et que leur efficacité augmente. Lors de son 28e vol, l'avion a été détruit alors qu'il volait trop près d'un cumulus à environ 8 000 pieds (2 438 m) et la turbulence associée a brisé la structure de l'avion.

Conséquences

Le succès des vols qui avaient été réalisés a permis à Boucher d'affirmer:

Le projet Sunrise avait démontré la faisabilité d'un vol solaire à des altitudes extrêmes ".

DARPA et Lockheed ont proposé une conception de suivi du Sunrise pour être alimenté la nuit par des piles au lieu de simplement glisser. Roland Boucher a conçu le deuxième avion en utilisant des panneaux solaires plus efficaces et plus lisses sur le plan aérodynamique.

Roland Boucher était physiquement épuisé par son travail sur le premier Sunrise et il souffrait d' insuffisance cardiaque congestive . Il a été admis aux soins intensifs de l' hôpital de Santa Monica . Pendant son séjour à l'hôpital, il a démissionné d'AstroFlight et a vendu ses intérêts dans l'entreprise à son frère Bob Boucher qui a continué à travailler sur le deuxième avion Sunrise. Après avoir récupéré, Roland Boucher est retourné travailler chez Hughes Aircraft sur des programmes militaires classifiés.

Le Sunrise II a volé pour la première fois le 27 septembre 1975 au départ de Nellis AFB , près de Las Vegas, Nevada .

Variantes

Projet Sunrise Prototype # 1 (Sunrise I)
L'avion initial a volé pour la première fois en 1974
Projet Sunrise Prototype # 2 (Sunrise II)
1975 version améliorée pour la démonstration de vol à haute altitude

Spécifications (Sunrise I)

Données du site Web de Project Sunrise

Caractéristiques générales

  • Équipage: Aucun
  • Longueur: 4,36 m (14 pi 4 po)
  • Envergure: 32 pi (9,8 m)
  • Profil aérodynamique : Eppler 387
  • Poids à vide: 22 lb (10 kg)
  • Masse maximale au décollage: 27 lb (12 kg)
  • Groupe motopropulseur: 1 × moteur électrique à aimant Samarium-Cobalt , entraînement par courroie 6: 1, alimenté par 1872 cellules solaires rondes de 5 cm de diamètre, 0,60 CV (0,45 kW)
  • Hélices: bipales, 2 pi 6 po (0,76 m) de diamètre

Performance

  • Vitesse de croisière: 14 mph (22 km / h, 12 kn)
  • Plafond de service: 73000 pi (22000 m) Plafond design
  • Taux de montée: 150 ft / min (0,76 m / s)
  • Charge alaire: 0,0023 lb / pi2 (0,011 kg / m 2 )

Voir également

Aéronefs de rôle, de configuration et d'époque comparables

Références

Liens externes