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飛得高 難點(diǎn)是氣動(dòng)布局無(wú)模板

太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)通常采用大展弦比機(jī)翼，可升至20千米至30千米高度。這一空域大氣稀薄，氣象條件穩(wěn)定，飛行因此可以更平穩(wěn)、快速。

展弦比是指機(jī)翼長(zhǎng)度的平方除以機(jī)翼面積。現(xiàn)代大型飛機(jī)多采用大展弦比機(jī)翼，以減小能耗。同樣一架太陽(yáng)能飛機(jī)，飛行高度越高，所需功率就越大，對(duì)于光伏吸收和推進(jìn)系統(tǒng)效率、機(jī)體結(jié)構(gòu)與蓄電池組的輕質(zhì)化等要求也就更高。

石文說(shuō)，太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的氣動(dòng)布局和翼型，無(wú)法套用成熟的常規(guī)飛機(jī)模板，關(guān)鍵在于解決氣動(dòng)布局優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題，以提高飛機(jī)的升阻比。

他介紹，由于依靠太陽(yáng)能提供的電力飛行，目前翼展60米量級(jí)的太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)提供的有效載荷能力大致在50千克量級(jí)。

飛得久 目標(biāo)是數(shù)月可以不停飛

太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)無(wú)燃油消耗，有望實(shí)現(xiàn)數(shù)月甚至更長(zhǎng)時(shí)間的超長(zhǎng)航時(shí)飛行。

石文介紹，由于太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化效率和儲(chǔ)能電池能重比不足，推進(jìn)能力有限，目前太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)高空飛行速度一般在150千米/小時(shí)至200千米/小時(shí)。

他表示，高效高能量密度太陽(yáng)能及儲(chǔ)能能源系統(tǒng)是決定太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)性能水平的關(guān)鍵領(lǐng)域，因此需要大量關(guān)注新興技術(shù)，包括超高效柔性薄膜太陽(yáng)電池及輕質(zhì)組陣技術(shù)、先進(jìn)光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、高比能量?jī)?chǔ)能電池技術(shù)等。

易保障 前提是系統(tǒng)技術(shù)可靠性高

太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)具有較高的運(yùn)行效費(fèi)比。其機(jī)載系統(tǒng)簡(jiǎn)單，對(duì)跑道長(zhǎng)度要求不高，也無(wú)需加油等保障設(shè)備。由于航時(shí)超長(zhǎng)，完成持久性任務(wù)無(wú)需頻繁更替輪換。

不過(guò)，石文告訴記者，太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)總體設(shè)計(jì)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外尚未形成成熟的設(shè)計(jì)體系，技術(shù)和工程設(shè)計(jì)上也有別于常規(guī)的固定翼無(wú)人機(jī)。

比如，臨近空間飛行環(huán)境對(duì)電機(jī)裝置的性能要求兼?zhèn)涓咝省⒏吖β拭芏?、高可靠性、高穩(wěn)定性，現(xiàn)有航空平臺(tái)飛控系統(tǒng)的傳感器、作動(dòng)器也還無(wú)法滿足超長(zhǎng)航時(shí)飛行等要求，后續(xù)需要大量設(shè)計(jì)試驗(yàn)和實(shí)飛驗(yàn)證。

但相比衛(wèi)星，太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)具有成本低、部署靈活等優(yōu)勢(shì)。此外，可與高空巨型飛艇配合，以固定平臺(tái)與機(jī)動(dòng)平臺(tái)的高低搭配形式，形成區(qū)域全覆蓋的不間斷態(tài)勢(shì)感知、通信和中繼網(wǎng)絡(luò)。

石文說(shuō)，他帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)已初步探索出太陽(yáng)能飛機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)，未來(lái)研究將向更高難度、更深層次挺進(jìn)。

據(jù)大公網(wǎng)報(bào)道，對(duì)于太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)未來(lái)的用途，空氣動(dòng)力技術(shù)研究院的專家指出，除可進(jìn)行空中長(zhǎng)時(shí)間偵察監(jiān)視等軍事用途外，這種無(wú)人機(jī)還可以完成災(zāi)害監(jiān)測(cè)、邊境巡邏、空中和地面交通管理、通訊中繼等任務(wù)。在發(fā)生災(zāi)害時(shí)，替代中斷的通信，保持災(zāi)區(qū)與外界的聯(lián)絡(luò)。

太陽(yáng)能飛行器研發(fā)多國(guó)競(jìng)技

美國(guó)NASA太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)：截至2003年項(xiàng)目結(jié)束前共研制出Pathfinder、Pathfinder-Plus、Centurion和Helios，都采用了飛翼布局。其中，Helios的翼展長(zhǎng)度達(dá)到75.3米。

美國(guó)國(guó)防部預(yù)研局“禿鷹”計(jì)劃：目的是尋求提供一種可保持在18.3km～27.4km高度、攜帶450kg有效載荷、機(jī)上功率5kW、續(xù)航時(shí)間超過(guò)5年、可在99%的時(shí)間內(nèi)保持在任務(wù)空域中的固定翼飛行器。波音/奎奈蒂克公司團(tuán)隊(duì)提出的“太陽(yáng)鷹”方案中標(biāo)。

英國(guó)奎奈蒂克公司的Zephyr太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)計(jì)劃始于2001年。2010年7月，Zephyr在亞利桑那州的尤馬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)起飛，攜帶2.7kg有效載荷，飛行14天零24分鐘，起飛重量50kg，翼展22.5m。
瑞士“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”太陽(yáng)能飛機(jī)在2015年至2016年環(huán)球飛行期間，最多曾達(dá)到118小時(shí)不間斷飛行。由于其不是無(wú)人機(jī)，需要搭載人員和相關(guān)設(shè)備，總載重約為100公斤，設(shè)計(jì)巡航高度范圍在1.5千米至8.5千米，飛行受氣象條件影響較大。

原標(biāo)題：中國(guó)國(guó)產(chǎn)太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)完成試飛：性能國(guó)際前三