e) Quạt ống dẫn tiên tiến
1.3.1 Máy bay điện
Máy bay điện là một máy bay chạy bằng động cơ điện chứ không phải là động cơ đốt trong, với điện đến từ pin nhiên liệu, pin mặt trời, siêu tụ điện, chùm tia điện và / hoặc pin. Ưu điểm của máy bay điện bao gồm tăng độ an tồn do giảm nguy cơ hỏng hóc cơ học, chẳng hạn như từ tro núi lửa, ít nguy cơ cháy nổ hoặc hỏa hoạn trong trường hợp xảy ra va chạm, ít tiếng ồn hơn và không phát thải và ô nhiễm. Nhược điểm chính của máy bay điện là giảm phạm vi hoạt động. Phạm vi có thể được tăng lên bằng cách thêm các tế bào năng lượng mặt trời vào cơ thể máy bay để tạo ra một máy bay năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, diện tích bề mặt máy bay phải lớn so với trọng lượng của nó để có tác động đáng kể đến tầm bay. Máy bay mơ hình chạy bằng điện đã được bay từ những năm 1970 bao gồm cả máy bay có người lái và khơng người lái. Khoảng 60 máy bay chạy bằng điện đã được thiết kế từ những năm 1960, một số được sử dụng làm máy bay không người lái quân sự.
AstroFlight Sunrise không người lái nặng 27 lb. (12 kg) là chuyến bay đầu tiên trên thế giới chạy bằng năng lượng mặt trời bay vào ngày 4 tháng 11 năm 1974. Chiếc Sunrise II cải tiến bay vào ngày 27 tháng 9 năm 1975 tại AFB Nellis.
Chuyến bay chính thức đầu tiên trên thế giới trên một chiếc máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời có người lái diễn ra vào ngày 29 tháng 4 năm 1979. Máy bay sử dụng các tế bào quang điện tạo ra công nghệ 350 W ở tốc độ 30 V.
Máy bay có khả năng cung cấp năng lượng cho động cơ trong 3-5 phút, sau một lần sạc 1,5 h, cho phép nó đạt đến độ cao trượt. Solar Challenger lập kỷ lục về độ cao 14.300 f. vào ngày 7 tháng 7 năm 1981 và bay 163 dặm từ sân bay Cormeilles-en-Vexin gần Paris
qua eo biển Manston của Anh đến RAF Manston gần London. Solair 1 của Đức sử dụng 2500 pin mặt trời gắn trên cánh cho công suất 2,2 kW (3 hp) với trọng lượng máy bay 180 kg (397 lb.). Chuyến bay đầu tiên bay vào ngày 21 tháng 8 năm 1983, trong khi chuyến bay đầu tiên của Solair II diễn ra 2 năm sau đó tại Mai 1998.
NASA Pathfinder (Hình 1.24) và Helios là một loạt các máy bay không người lái chạy bằng năng lượng mặt trời và pin nhiên liệu.
Hình 1.24: NASA Pathfinder
Năm 1990, chiếc máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời Sunseeker đã bay thành cơng trên khắp nước Mỹ. Nó sử dụng một pin nhỏ được sạc bởi các tế bào năng lượng mặt trời trên cánh để lái một cánh quạt để cất cánh, và sau đó bay bằng năng lượng mặt trời trực tiếp và tận dụng điều kiện tăng vọt khi có thể.
Sunseeker II, được chế tạo vào năm 2002, được cập nhật vào năm 2005-2006 với động cơ mạnh hơn, cánh lớn hơn, bộ pin lithium và thiết bị điện tử điều khiển được cập nhật. Tính đến tháng 12 năm 2008, nó là chiếc máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời có người lái duy nhất trong điều kiện bay và được vận hành thường xuyên bởi Solar Flight (Hình 1.25). Năm 2009, nó trở thành máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời đầu tiên vượt qua dãy Alps.
Hình 1.25: Máy bay năng lượng mặt trời Sunseeker II
Chiếc máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời đầu tiên của Trung Quốc "Soaring" được thiết kế và chế tạo vào năm 1992. Thân và cánh được chế tạo thủ công chủ yếu bằng sợi carbon, Kevlar và gỗ. Nguyên mẫu Solar Impulse có chuyến bay thử nghiệm ngắn (350 m)
đầu tiên vào ngày 3 tháng 12 năm 2009 (Hình 1,26). Trong cấu hình hiện tại, nó có sải cánh 64 m, nặng 1588 kg và được trang bị bốn động cơ điện công suất 10 mã lực (7 kW) mỗi động cơ xoay một cánh quạt.
Solar Impulse sẽ chụp ánh sáng mặt trời bằng cách sử dụng 12.000 tế bào quang điện trên cánh và bộ ổn định ngang của nó. Năng lượng từ các tế bào năng lượng mặt trời được lưu trữ trong pin lithium polymer và được sử dụng để lái xe 3,5-m (11 ft) cánh quạt quay ở tốc độ 200-400 rpm. Tốc độ cất cánh là 19 hải lý một giờ (35 km/h) và tốc độ bay là 60 hải lý một giờ (111 km/h). Chiếc máy bay đã có chuyến bay cao đầu tiên vào ngày 7 tháng 4 năm 2010, khi nó bay đến độ cao 1200 m (3937 ft) chỉ trong một chuyến bay 1,5 h về năng lượng pin. Vào tháng 7 năm 2010, máy bay nguyên mẫu HB-SIA của Solar impulse đã thực hiện chuyến bay đêm thành công đầu tiên tại sân bay Payerne. Chiếc máy bay cất cánh lúc 06 giờ 51 phút ngày 7 tháng 7 và đạt độ cao 8.700 m (28.543 ft) vào cuối ngày. Sau đó, nó từ từ hạ độ xuống 1500 m (4921 ft) và bay trong đêm trên pin, sạc vào ban ngày bởi 12.000 pin mặt trời, cung cấp năng lượng cho bốn động cơ điện.
Hình 1.26: Máy bay Solar Impulse
Nó hạ cánh ngày 8 tháng 7 lúc 09:00 (GMT 2) cho một thời gian bay của 26 h 9 phút thiết lập chuyến bay dài nhất và cao nhất từng được thực hiện bởi một máy bay năng lượng mặt trời. Sau đó, hãng đã hoàn thành các chuyến bay chạy bằng năng lượng mặt trời thành công từ Thụy Sĩ đến Tây Ban Nha và sau đó là Morocco vào năm 2012, và thực hiện một chuyến bay nhiều giai đoạn trên khắp Hoa Kỳ vào năm 2013.
Năm 2014, Solar Impulse 2 được sản xuất với nhiều pin mặt trời và động cơ mạnh mẽ hơn. Vào tháng 3 năm 2015, nó bắt đầu nỗ lực đi vòng quanh thế giới với Solar Impulse 2, khởi hành từ Abu Dhabi ở Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất. Đến ngày 1 tháng 6 năm 2015, máy bay đã đi qua châu Á. Vào ngày 3 tháng 7 năm 2015, máy bay đã hoàn thành chặng đường dài nhất, từ Nhật Bản đến Hawaii, nhưng pin của máy bay bị hư hại nhiệt dự kiến sẽ mất nhiều tháng để sửa chữa.