【焦點】太陽能無人機到底是什么鬼？

近日，彩虹系列太陽能無人機完成飛行試驗的消息一經(jīng)傳出，即引起關(guān)注。因為這意味著我國的太陽能無人機技術(shù)已位居世界前列。據(jù)空氣動力技術(shù)研究院無人機總工程師石文介紹，這是美國NASA系列后世界上最大的太陽能無人機，性能指標(biāo)和技術(shù)能力居國際前三，且有望在將來承擔(dān)長時間空中預(yù)警、大面積空中偵察以及災(zāi)害監(jiān)測、氣象觀測、通信中繼等任務(wù)。據(jù)悉，彩虹系列太陽能無人機將于今年測試臨近空間高度飛行，距離行業(yè)應(yīng)用又近了一步。

一直以來，國外只有Google和Facebook兩家公司在做民用太陽能Wi-Fi無人機。但是前不久，因為商用方面的隱憂，Google傳出了砍掉Titan太陽能無人機的消息。經(jīng)美國國家運輸安全委員會(NTSB)調(diào)查，F(xiàn)acebook的Aquila太陽能無人機首飛過程中發(fā)生了一起因“結(jié)構(gòu)損壞”導(dǎo)致的墜毀事故。雖然Facebook淡定的表示這是在測試飛機極限的“意料中”事件，后續(xù)卻鮮有正面消息傳出。

為什么太陽能無人機如此引發(fā)巨頭關(guān)注，不惜重金投入，卻又在研發(fā)過程中困難重重，最終難以實現(xiàn)商用的目的呢？

太陽能無人機是利用太陽光輻射能作為動力在高空連續(xù)飛行數(shù)周以上的無人駕駛飛行器,它利用光電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,通過電動機驅(qū)動螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生飛行動力。白天,太陽能無人機依靠機體表面鋪設(shè)的太陽電池將吸收的太陽光輻射能轉(zhuǎn)換為電能,維持動力系統(tǒng)、航空電子設(shè)備和有效載荷的運行,同時對機載二次電源充電;夜間,太陽能無人機釋放二次電源中儲存的電能,維持整個系統(tǒng)的正常運行。如果白天儲存的能量能滿足夜間飛行的需要,則太陽能無人機理論上可以實現(xiàn)“永久”飛行。

業(yè)內(nèi)人士表示，雖然“永久”飛行在實際應(yīng)用中并不存在，但這種無燃油消耗、有望實現(xiàn)數(shù)月甚至更長航時飛行的特點，使太陽能無人機具有較高的運行效費比。而且其機載系統(tǒng)較其他種類無人機更為簡單，對跑道長度要求也不高。因為無燃油消耗，無需加油等保障設(shè)備。因為航時超長，可以一次性完成一些持久性的任務(wù)。

正是因為太陽能無人機具備巡航時間長,飛行高度高,覆蓋區(qū)域廣,可以執(zhí)行多種任務(wù),常規(guī)飛行器不可替代等優(yōu)點，使其成為各國航空工業(yè)研究的熱點。

但是，要研發(fā)一架這樣的太陽能無人機，并非易事，需要面對諸多技術(shù)難點

太陽能電池技術(shù)和儲能系統(tǒng)

太陽能電池的發(fā)展水平是決定太陽能無人機性能的根本。目前在太陽能電池的研究方面進(jìn)步較快,各種材質(zhì)的高效電池不斷涌現(xiàn),但航空領(lǐng)域?qū)μ栯姵氐囊蟛⒉粌H僅是較高的轉(zhuǎn)化效率,它還要求電池具有良好的物理特性,如耐高/低溫變化、耐輻射、耐腐蝕、高可靠性等。

據(jù)記者了解，研究太陽能電池技術(shù)需要的成本是非常巨大的。資料顯示，美國AC公司在研制Solong無人機的4年中,，在把太陽電池與機體平臺相結(jié)合的工作上花費近一年時間,其總研制費用的一半用于太陽能電池相關(guān)部分。而探路者無人機研制經(jīng)費的3/4用于太陽電池相關(guān)部分。另據(jù)國外某航模網(wǎng)站介紹,在把A-300電池鋪設(shè)于無人機翼面上的過程中,電池的損失率高達(dá)50%。

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