بخش اول اين مقاله شامل مطالب زير بود :
-- مقدمه
-- موضوع پروژه تحقيقاتي
-- معرفي اعضاي تيم تحقيقاتي
-- تاريخچه ساخت پرنده هاي خورشيدي
 

---

مقايسه چند پرنده خورشيدي
براي طراحي هواپيما روشهاي مختلفي ارائه شده است که از مشهورترين آنها مي توان به:
-- روش راسکم
-- روش ريمر
-- روش تورنبيک
-- روش استينتون
اشاره کرد.

تمام روشهاي گفته شده بر دو پايه ي اساسي استوارند:
-- روابط تئوري و پايه اي مکانيک پرواز و آيروديناميک
-- روابط، منحني ها و جداول که بر اساس داده هاي آماري به دست مي آيند.

از طرفي در طراحي هر جسم پرنده اي دو بخش عمده وجود دارد:
-- طراحي مفهومي يا طراحي اوليه: که شامل درخواستهاي مشتري و ماموريتهاي مختلف هواپيما مي شود.
-- طراحي جزئيات: که شامل طراحي جزئي هر بخش به صورت جداگانه و پيوسته مي باشد.

طبيعي بود که با توجه به زمان کم داده شده ، کارفرما فقط انتظار طراحي مفهومي اوليه را از تيم ما داشت بنابراين  تصميم گرفتيم که پرنده هاي خورشيدي موجود در دنيا را با دقت بررسي کرده و بر اساس آن به نتايج اوليه قابل قبولي برسيم  .  به همين منظور ، شروع به بررسي هواپيماهاي خورشيدي با طول بال بيشتر از 60 متر نموديم .

با بررسي هاي وسيع اينترنتي و ترجمه تعداد زيادي مقاله ، به اين نتيجه رسيديم که تقريبا چهار پرنده در اين گروه قرار ميگيرند که عبارت بودند از :


--  پرنده Helios با طول بال 75 متر و نسبت منظري  30

اين پرنده که بصورت يک وينگ ، در دو نسخه ساخته شده ، داراي بالاترين نسبت منظري بين همتاهاي خود است  . سازمان ناسا اين پرنده را بصورت 6 تکه 12 متري طراحي کرده که بين هر کدام از تکه ها ، يک سيستم ارابه فرود قرار دارد .

هليوس ، با وجود وزن بالاي 2000 کيلوگرمي خود فاقد سرنشين بوده و بصورت کنترل از راه دور هدايت ميشود . طول بالهاي آن بزرگتر از هواپيماي غول پيکر 747 بوده و در نوع خود ، حسابي رکورد شکني کرده است . البته بزرگترين رکورد آن ، پرواز در ارتفاع 29 هزار متري از سطح دريا بود که در ماه آگوست سال 2001 به ثبت رسيد .

يکي از مشخصه هاي اين پرنده ، زاويه داي هيدرال زياد بال آن ميباشد که در نگاه اول ، هر بيننده اي را به شگفتي وا ميدارد . البته همين زاويه انحنا بال ، بالاخره در تاريخ ژوئن 2003 کار دست اين پرنده عظيم داده و بر اثر ايجاد توربالانس شديد در بال ، باعث کرش و از پاشيدن آن بر روي اقيانوس گرديد .

اين پرنده پهن پيکر داراي مشخصات فني و آيروديناميکي خاص خود است که بعضي از اين مشخصات را ميتوان در تصوير زير مشاهده نمود .

---

-- پرنده Heliplat با طول بال 73 متر و نسبت منظري  30
در سال 2000 ، چندين کشور اروپايي شروع به تحقيقاتي در مورد پرنده هايي با قابليت پرواز در ارتفاع بالا و مسافت طولاني را شروع کردند .  (High Altitude / Long Endurance) يا همان HALE
نتايج اين تحقيقات در سال 2003 از طرف دانشگاه تورينو ايتاليا اعلام  شد ، خروجي کار منجر به طراحي دو پلتفورم به نام  Helipalt  يا همان (Helios Platform) و همچنين Shampo يا همان (Solar Hale Aircraft Multi Payload & Operation) شد .

Heliplat

Shampo

اين دو پرنده طراحي شده ، داراي مشخصات فني و آيروديناميکي خاص خود بودند که بعضي از اين مشخصات را ميتوان در تصوير زير مشاهده نمود .

---

-- پرنده Impulse I  با طول بال  63 متر و نسبت منظري 20
مراکز دانشگاهي کشور سوئيس در سال 2001، شروع به پروژه تحقيقاتي در مورد ساخت پرنده سرنشين دار با نيروي محرکه خورشيدي نمودند که بتواند فقط با استفاده از انرژي خورشيدي به دور کره زمين بچرخد .اين طرح بنام سولار ايمپالس معروف شد .

عمليات طراحي و ساخت آن چندين سال بطول انجاميده و در سال 2009 ، اين پرنده توانست اولين پرواز خود را با موفقيت پشت سر بگذارد .

سولار ايمپالس در سه زمينه بسيار با اهميت شد :
-- استفاده از انرژي خورشيدي بعنوان نيروي محرکه و بدون کوچکترين استفاده از انرژي هاي فسيلي . پرنده هاي سرنشين دار قبلي عموما بصورت دوگانه ساخته شده بودند .
-- قابليت پرواز در ارتفاع بالا  و مسافتهاي طولاني و در نهايت پرواز به دور دنيا  فقط با استفاده از انرژي پاک خورشيد
-- امکان پرواز بدون توقف در شب و روز بطوريکه در روز انرژي خورشيد را ذخيره نموده و در شب از آن براي پرواز کروز استفاده نمايد .

اين پروژه طبق جدول زماني زير به پيش رفت :
2001 : مطرح شدن طرح اوليه
2003: شروع فاز مطالعاتي طرح
2004–2005: کار بر روي طرح مفهومي پرنده
2006–09: ساخت اولين نمونه
2009: اولين تست پرواز (بدون سرنشين)
2009–11: اولين تست پرواز (سرنشين دار)
2011–12: ادامه تستهاي پروازي در اروپا و آفريقاي شمالي

در جولاي سال 2010 ، سولار ايمپالس توانست رکورد جهاني مداومت پروازي بيشتر از 24  ساعت (26 ساعت)  و  حداکثر ارتفاع 8700 هزار متري معادل 28 هزار پا  را به دست آورد . اين اولين بار بود که يک پرنده خورشيدي ميتوانست به اين ارتفاع و مداومت پرواز دسترسي  پيدا کند .

در جدول زير ميتوانيد بعضي از  مشخصات اين پرنده اعجاب انگيز را ببينيد .

---

-- پرنده Impulse II با طول بال 72 متر و نسبت منظري 27
در سال 2011 مراحل ساخت نسخه دوم پرنده ايمپالس 2 شروع شده و در سوئيس با کد HB-SIB رجيستر شد.  در 2012 يک شکست در اسپار اصلي يکي از بالهاي آن ، طراحان را مجبور به اصلاحات اساسي در ساختار بال آن نمودند که اين امر پرواز اوليه آن را تا سال 2014 به عقب انداخت .

ولي در دوم جولاي 2014 ، انتظارها به پايان رسيده و ايمپالس 2 توانست اولين تست پروازي خود را با موفقيت به پايان برساند .

طراحان پرنده در نسخه دوم تغييراتي اعمال کردند که برخي از آنها عبارتند از :
-- بلندتر کردن طول بال از 63 متر به 72 متر
-- باريکتر کردن بال و در نتيجه بالا رفتن نسبت منظري بال از  20 به 27
-- تغيير ساختار بدنه (از پشت کابين تا سکان افقي ) از چهار ضلعي به سه ضلعي
-- بيشتر شدن مساحت بال از 200 مترمربع به 270 مترمربع
-- وزن تيک آف از 2000 کيلو به 2300 کيلوگرم
-- افزايش طول ملخ از 3 و نيم متر به 4 متر
-- افزايش مجموع قدرت موتورها از 40 اسب بخار به 70 اسب بخار
-- افزايش تعداد سلولهاي خورشيدي از 11 هزار به 17 هزار عدد
-- قويتر کردن باطريها ليتيوم يون و در نتيجه بالا رفتن وزن باطريها از 450 به  633 کيلوگرم

پروازي به دور دنيا
طراحان هواپيماي ايمپالس ايده متحورانه اي در سر داشتند ، پرواز به دور دنيا فقط با انرژي خورشيدي .  اما در اين مسير مشکل بزرگي وجود داشت ، سلولهاي خورشيدي در شب نميتوانستند انرژي مورد نياز موتور ها را تامين کنند .

در نتيجه بعد از محاسبات دقيق مقرر شد ، پرنده پرواز خود را طبق دياگرام زير به انجام برساند تا بهينه ترين استفاده را از انرژي بدست آمده بعمل بياورد .

1-- پرواز شبانه در مينيمم ارتفاع
2-- اوج گيري براي رسيدن به ارتفاع بالاتر
3-- پرواز کروز در بالاترين ارتفاع و ذخيره انرژي
4-- کاهش نيروي مصرفي
5-- پرواز شبانه در مينيمم ارتفاع

اين پرنده توانست رکورد مداومت پروازي يکسره 117 ساعت را بجاي گذاشته و مسافت  7210 کيلومتر را طي نمايد . تکرار اين پرواز هاي طولاني باعث شد که خلبانان ايمپالس به آرزوي پرواز دور دنياي خود هرچه بيشتر نزديکتر بشوند . در نهايت دو خلبان اين پرنده خورشيدي در جولاي سال 2015 از ابوظبي به پرواز در آمده و طي 17 کورس پروازي ، در تاريخ 23 جولاي 2016 در ابوظبي به زمين بنشيند .

آمارهاي اين پرواز به ياد ماندني عبارتند از :
-- پرواز دور دنيا ، در  16 ماه و 17 مرحله به انجام رسيد
-- مجموع  پروازها 558 ساعت (23 روز) به طول انجاميد
-- بيشترين ارتفاع (8500 متر) در آسمان کشور عمان بدست آمد
--  بيشترين سرعت متوسط مرحله اي (216 کيلومتر در ساعت) در آسمان هند به دست آمد
-- تعداد 140 نفر در اين پروژه عظيم مشارکت داشتند


در جدول زير ميتوانيد بعضي از  مشخصات اين پرنده خاطره ساز را ببينيد .