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美國Helios太陽能無人機。 |
中國航空專家傅前哨接受《環球時報》記者採訪時預測,按照太陽能無人機發展的規律以及相關型號發展周期,擁有更大翼展、更大載荷的我國新型太陽能無人機有望在今年珠海航展亮相。
大翼展——太陽能無人機的關鍵
國際上太陽能無人機發展也經歷了翼展尺寸逐漸增大的過程。自1974年Sunrise-Ⅰ太陽能無人機問世以來,各國在太陽能無人機領域取得多項突破。美國國家航空航天局致力於飛翼太陽能無人機研製,經歷了Pathfinder、Centurion、Helios等多個型號,翼展從Pathfinder的30米量級增大到Helios的75.3米。Helios在2003年試飛中達到了2.95萬米的最大飛行高度,不過當時受限於電池性能,只飛行了不到一天時間。波音子公司的“奧德修斯”(Odysseus)平流層太陽能無人機項目的翼展達到243英尺(74米)。
為什麼太陽能無人機的翼展要越做越大?專家對記者解釋說,美國曾提出“禿鷹”無人機計劃:攜帶幾百公斤的載荷、在空飛行數年、飛行高度達到1.7萬-2.7萬米。如果同時具備以上幾個參數,這種無人機就具有很高的實用價值,但要實現這樣的性能需要極高的升阻比、極輕的結構重量、效率極高的能源系統等。
傅前哨表示,太陽能無人機不斷發展,翼展越做越大,目的是使其可以在長達一個月甚至數個月的長航時任務中,攜帶並使用重量更大、耗電量更大的載荷。太陽能無人機想具備長航時,尤其是不間斷跨晝夜飛行能力,就需要把太陽能無人機的翼面做大,安裝更多的光伏電池,攜帶多個電機,讓無人機有足夠的功率在高空進行巡航。如果晝間儲存的電量不能滿足越夜使用,那麼無人機的留空時間就非常受限。
傅前哨解釋說,如果無人機攜帶的載荷小,可能難以執行相關任務,所以這也要求太陽能無人機通過增大翼展盡量增大發電能力。另外,大展弦比機翼飛機的升阻比一般比較高,升阻比高的飛機通常留空時間也會比較長、巡航距離也就比較遠。綜合這幾個角度考慮,太陽能無人機的翼展會做得越來越大。不過,在無人機放飛以及爬升時,越細長的機翼受外界氣流干擾的影響就越大,如果結構強度問題沒有解決,無人機可能還沒有達到任務高度,機翼就折斷了。所以想要增加翼展,還需要解決結構強度問題。
傅前哨認為,除去翼展的增加,新款太陽能無人機使用的光伏電池的性能也會有顯著提升,這也將提升無人機的發電能力。在太陽能光伏發電這個技術領域,我國不但是全球第一,而且技術進步比較快。整體而言,我國大型太陽能無人機的技術發展水平已經與國際先進水平相當。
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