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国产太阳能无人机技术跻身国际前列—新闻—科

发布时间:2017-12-04 阅读:

  国内太阳能无人机技术位居世界前列 - 新闻中心 - 科学网

  新华社北京2月7日电题:保障国内太阳能无人机技术超高空远航难度居世界前列

  新华社记者东瑞峰,白国龙

  中国航天空气动力研究所机库内静静地停放着一架翼展超过40米,表面覆盖太阳能电池板的螺旋桨飞机。彩虹系列太阳能无人机的飞行测试已经完成,今年将在太空飞行高度附近进行测试。

  空军理工学院无人机总工程师施文介绍,这是美国NASA系列世界上最大的太阳能无人机,性能指标和技术能力为国际前三名。保护三大法宝,未来的太阳能无人机预计需要长时间的空降预警,大面积的空中侦察和灾害监测,气象观测,通信中继等任务。

  飞得高,难度是没有模板气动布局

  太阳能无人机通常使用大纵横比的机翼,可以上升到20公里到30公里的高度。这个空域气氛稀薄,天气条件稳定,所以飞行可以更加稳定快速。

  纵横比是指机翼长度除以机翼面积的平方。现代大型飞机采用大纵横比的机翼来降低能耗。同样的太阳能飞机,飞行高度越高,所需功率越大,光伏吸收和推进系统的效率,车身结构和电池组等要求就越高。

  施文表示,太阳能无人机的气动布局和翼型不能应用成熟的常规飞机模板,关键是要解决气动布局优化设计问题,以提高飞机的升阻比。

  他解释说,由于依靠太阳能电动飞行,目前60米跨度的太阳能无人机机翼的能力大约在50千瓦左右。

  相比之下,由于需要携带人员及相关设备,设计巡航高度在1.5公里至8.5公里之间,正在世界各地飞行的瑞士阳光动力2总负载约为100公斤。气象条件有较大的影响。

  飞行很长一段时间,目标是保持飞行数月

  太阳能无人机无油耗,有望实现长达数月甚至更长时间的飞行。

  2009年,美国国防部的国防研究院发起了Condor项目,开发了一个高度为18.3公里至27.4公里,载重量为450公斤,耐久性超过5年的系统,在99固定翼在特派团空域维持一小段时间的飞机为美国军方提供了持久的情报,监视,侦察和通信中继能力。太阳能无人机成为其首选方案。

  2015年至2016年全球航班中,阳光2号航班最多可达118小时不间断航班。

  施文介绍,由于太阳能电池和储能电池的转换效率比缺乏容量推动能力有限,目前太阳能无人机的高度飞行速度一般在150公里/小时到200公里/小时之间。

  他表示,高效率和高能量密度的太阳能和储能系统是决定太阳能无人机性能水平的关键领域,因此需要重视新兴技术,包括超柔性柔性薄膜太阳能电池光阵技术,先进的光电转换技术,高比能蓄电池技术。

  只要系统是高度可靠的技术,便于保护

  太阳能无人机具有更高的成本效益比。其机载系统简单,跑道长度要求不高,不需要加油等辅助设备。由于长途飞行,频繁的任务不需要完成轮换。

  不过史文告诉记者,国内外太阳能无人机技术的整体设计还没有形成一个成熟的设计体系,技术和工程设计也不同于传统的固定翼无人机。

  例如,近空间飞行环境对电动机装置的性能要求高效率,高功率密度,高可靠性和高稳定性。现有的飞行平台飞行控制系统的传感器和执行器不能满足长途飞行的要求和其他要求,后续需要大量的设计测试和实际的飞行验证。

  但与卫星相比,太阳能无人机具有成本低,配置灵活的优点。另外,随着高空巨型飞艇,以固定平台和移动平台的形式化水平,形成覆盖全区不间断情况的认知,通信和中继网络。

  施文说,他带领的研究小组已经初步探索了太阳能飞机的关键技术点,未来的研究将会更加艰难和深入。

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