5月24日拍攝的彩虹太陽能無人我國首個(gè)臨近空間太陽能無人機(jī)試飛成功
新華社北京6月13日電題：“攀上”2萬米天空的中國“彩虹”——我國首個(gè)臨近空間太陽能無人機(jī)試飛成功
翼展45米、表面布滿太陽能電池板，外形“科幻”；未來一次飛行可達(dá)數(shù)月甚至數(shù)年，具備“準(zhǔn)衛(wèi)星”特征；可充當(dāng)“空中移動(dòng)WIFI”基站、高空實(shí)時(shí)監(jiān)視定位，應(yīng)用前景廣闊……近日，我國彩虹太陽能無人機(jī)成功完成2萬米以上高空飛行試驗(yàn)，這使我國成為繼美、英之后，第三個(gè)掌握臨近空間太陽能無人機(jī)技術(shù)的國家。
具備完全獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的太陽能無人機(jī)“一飛沖天”，有望成為中國“智造”的又一經(jīng)典之作。
超高空、長航時(shí)、易保障——中國“彩虹”攀上高空
最近，西北某機(jī)場(chǎng)，天氣晴朗，翼展達(dá)45米的彩虹太陽能無人機(jī)沿跑道緩緩滑出，并平穩(wěn)飛離跑道，逐步攀升到2萬米的臨近空間。在逾15小時(shí)的飛行過程中，無人機(jī)飛行狀態(tài)平穩(wěn)、姿態(tài)可控，有條不紊地按設(shè)計(jì)航跡飛行，最終實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)降落，試飛取得圓滿成功。
載重能力超過國外同類型無人機(jī)、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化、在軍民領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景……作為中國“智造”的最新成果，彩虹太陽能無人機(jī)憑借超高空、長航時(shí)、易保障三大“法寶”，邁向世界先進(jìn)水平。
距離地面20—100公里的空域被稱為臨近空間，對(duì)于傳統(tǒng)燃料消耗型飛機(jī)而言，太過稀薄的空氣，讓發(fā)動(dòng)機(jī)功率顯著下降，失去了“用武之地”。但這里卻是全身布滿太陽能電池板的無人機(jī)展現(xiàn)優(yōu)勢(shì)的空間，“依靠太陽光提供全機(jī)能源，電動(dòng)螺旋槳推進(jìn)，未來還有望實(shí)現(xiàn)數(shù)月甚至更長時(shí)間飛行，超高空、長航時(shí)讓太陽能無人機(jī)大展身手。”彩虹太陽能無人機(jī)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人李廣佳介紹。
談及彩虹太陽能無人機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，彩虹系列無人機(jī)總工程師石文也是滔滔不絕，如數(shù)家珍，“彩虹太陽能無人機(jī)另一技術(shù)優(yōu)勢(shì)，還在于具有較高的運(yùn)行效費(fèi)比。其機(jī)載系統(tǒng)簡單，也無需加油等保障設(shè)備。由于航時(shí)超長，完成持久性任務(wù)無需頻繁更替輪換。”
太陽能無人機(jī)以太陽光能作為能源，在白天將多余能量儲(chǔ)存在蓄電池中。在夜晚，通過蓄電池持續(xù)飛行。“和以化學(xué)燃料為能源的飛機(jī)相比，太陽能飛機(jī)不污染大氣，是真正的綠色環(huán)保飛行器，也是未來無人機(jī)發(fā)展的重要方向。”石文說。
太陽能飛行“俱樂部”中國終占一席之地
1917年英國人研制成功了世界上第一架無人機(jī)，自此拉開了全球無人機(jī)發(fā)展和創(chuàng)新的序幕。時(shí)至今日，太陽能飛機(jī)已經(jīng)成為世界航空科學(xué)發(fā)展的前沿，是世界各國技術(shù)和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭的重要領(lǐng)域，發(fā)展方興未艾，成果迭出，競(jìng)爭也很激烈。
美國太陽能飛機(jī)研制起步較早，1980年便將太陽能飛機(jī)項(xiàng)目列入國家計(jì)劃，并相繼研制“探路者”“太陽神”等太陽能飛機(jī)；作為當(dāng)今太陽能飛機(jī)發(fā)展的領(lǐng)先國家，2007年英國“微風(fēng)”無人機(jī)在空中飛行時(shí)間達(dá)到54小時(shí)，飛行高度超過1.5萬米。
而不添加任何燃料、不排放任何污染物，實(shí)現(xiàn)環(huán)球飛行壯舉的瑞士“陽光動(dòng)力２號(hào)”太陽能飛機(jī)更曾廣受關(guān)注。“陽光動(dòng)力2號(hào)”以碳纖維為主材料，重量僅有2300千克，與一輛小型汽車相當(dāng)。在2015-2016年環(huán)球飛行期間，最多曾達(dá)到118小時(shí)不間斷飛行，是世界太陽能飛機(jī)發(fā)展的重要成果之一。
太陽能飛機(jī)作為全世界競(jìng)相研發(fā)的飛行器，各國之所以愿意投入巨資和人才資源，除了其擁有廣闊的應(yīng)用前景之外，還在于作為前沿科技產(chǎn)品，其技術(shù)和產(chǎn)業(yè)集成帶動(dòng)能力相當(dāng)強(qiáng)大。
“太陽能無人機(jī)工程涉及氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)能電池等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，目前其關(guān)鍵技術(shù)仍是世界航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難題，有不少技術(shù)空白點(diǎn)。”李廣佳告訴記者，在太陽能飛機(jī)發(fā)展領(lǐng)域，中國起步較晚，但獨(dú)具特色，以彩虹太陽能無人機(jī)為代表的飛行器進(jìn)入臨近空間，展示了中國占據(jù)該領(lǐng)域一席之地的雄心壯志。
彩虹起點(diǎn)高，一“出生”就站上了航空前沿
“彩虹起點(diǎn)高，一‘出生’就站上了航空前沿。”通過彩虹太陽能無人機(jī)這一創(chuàng)新產(chǎn)品，中國技術(shù)團(tuán)隊(duì)解決了總體、氣動(dòng)、飛行控制、能源動(dòng)力高效應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)難題。
中國航天科技集團(tuán)公司第十一研究院是彩虹太陽能無人機(jī)的研制單位，其下屬的彩虹無人機(jī)科技有限公司副總工程師賈永清說，航空技術(shù)發(fā)展最忌“一出生，就落后”。彩虹太陽能無人機(jī)雖是從“一張白紙”起步的，但一開始就向世界最先進(jìn)水平看齊。
任何科研進(jìn)步都不是一帆風(fēng)順的。在2013-2014年間，彩虹太陽能無人機(jī)研制也曾遇到巨大挑戰(zhàn)：飛機(jī)在低空強(qiáng)紊流飛行時(shí)經(jīng)常“上躥下跳、左搖右晃”。為了解決這個(gè)問題，研制團(tuán)隊(duì)艱難攻關(guān)，在理論和工程層面，歷時(shí)一年多，解決了無人機(jī)在復(fù)雜氣象條件下精確控制的問題，不但讓飛機(jī)飛了起來，還飛得穩(wěn)、飛得高。
“同時(shí)，相關(guān)科研人員還通過實(shí)施無人機(jī)平臺(tái)概念研究及小型驗(yàn)證機(jī)研制、關(guān)鍵技術(shù)研究和方案論證，40余米翼展大尺度技術(shù)驗(yàn)證機(jī)低空及高空飛行試驗(yàn)等，逐步建立完善了太陽能飛機(jī)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)方案 。”賈永清說。
“依托彩虹太陽能無人機(jī)等項(xiàng)目的帶動(dòng)，并配套研發(fā)高強(qiáng)度輕質(zhì)石墨烯新材料、新型太陽能電池、新型儲(chǔ)能手段等技術(shù)和產(chǎn)品，有助于進(jìn)一步推動(dòng)中國航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。”石文說，未來我國太陽能無人機(jī)還將向超高空、超長航時(shí)、大型化、實(shí)用化方向發(fā)展，前景值得期待。
數(shù)據(jù)中繼、高空監(jiān)視、應(yīng)急通信……“彩虹”未來前景廣闊
科技的進(jìn)步，最終目的是要服務(wù)人類。只有找準(zhǔn)應(yīng)用市場(chǎng)，才有持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)和潛力。類似彩虹太陽能無人機(jī)這樣的創(chuàng)新產(chǎn)品，“瞄準(zhǔn)”了經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展應(yīng)用需求，能提供多功能的技術(shù)服務(wù)和產(chǎn)品。
根據(jù)發(fā)展規(guī)劃，彩虹太陽能無人機(jī)未來將具備“準(zhǔn)衛(wèi)星”的特征，作為空中平臺(tái)，提供持久的數(shù)據(jù)中繼和4G/5G通信，部分替代通信衛(wèi)星功能，實(shí)現(xiàn)區(qū)域全覆蓋的不間斷態(tài)勢(shì)感知、中繼通信服務(wù)。
例如，彩虹太陽能無人機(jī)一大應(yīng)用前景，就是可以建設(shè)“空中移動(dòng)WIFI”基站，為偏遠(yuǎn)地區(qū)或海島提供較為便捷、廉價(jià)和響應(yīng)迅速的移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)，避免傳統(tǒng)光纖或微波傳輸?shù)木薮蠼ㄔO(shè)、使用和維護(hù)成本，降低信息化門檻。
“從經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展廣泛的領(lǐng)域而言，太陽能無人機(jī)服務(wù)領(lǐng)域還可以拓展到森林資源普查、農(nóng)業(yè)普查、防洪防汛的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、重大地質(zhì)災(zāi)害的實(shí)時(shí)評(píng)估與救援等。”石文說，在發(fā)生地震、洪災(zāi)或森林火災(zāi)時(shí)，還可替代中斷的通信，保持受災(zāi)地區(qū)與外界的聯(lián)絡(luò)。（來源：新華社）
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