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揭秘太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)首飛需要攻克的難題

JqWP_youuav ? 來(lái)源:未知 ? 作者:胡薇 ? 2018-11-07 17:29 ? 次閱讀
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我們打造了一架大號(hào)無(wú)人機(jī),而且是太陽(yáng)能的!近日,由航空工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)研發(fā)的“啟明星”太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)大尺寸(20m翼展)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)完成首飛,這是一飛院繼該機(jī)10m翼展技術(shù)驗(yàn)證機(jī)完成長(zhǎng)航時(shí)飛行驗(yàn)證之后的又一突破。

“啟明星”太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),其綜合性能達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平,是航空工業(yè)在大型無(wú)人機(jī)研制領(lǐng)域部署研發(fā)的重要?jiǎng)?chuàng)新成果,填補(bǔ)了航空工業(yè)在大型太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)研制領(lǐng)域的研究空白。

啟明星太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)是航空工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)研發(fā)的臨近空間高空長(zhǎng)航時(shí)太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)。該機(jī)以太陽(yáng)能輻射為能源來(lái)源,可在20000米處持續(xù)飛行數(shù)月,用于執(zhí)行偵察監(jiān)視、通信中繼、區(qū)域?qū)Ш胶鸵惑w化預(yù)警等任務(wù),具有廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。目前,該機(jī)已經(jīng)完成大尺度(20m翼展)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)首飛,正按計(jì)劃推進(jìn)系列化發(fā)展,將逐步成為國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的開拓者和領(lǐng)導(dǎo)者。

說(shuō)到這里,也許還有部分不明真相的吃瓜群眾心中對(duì)于什么是太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)、太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)為何是高技術(shù)領(lǐng)域還是有著無(wú)數(shù)的疑問(wèn),別著急,在以下的文字中為大家解答。

什么是太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)?

太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)是以太陽(yáng)輻射為能源,結(jié)合蓄電池,實(shí)現(xiàn)高空長(zhǎng)航時(shí)飛行的飛行器。在白天,太陽(yáng)輻射通過(guò)太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)換為電能,一部分用于飛行,一部分儲(chǔ)存在蓄電池中;在夜間,通過(guò)蓄電池釋放的電能繼續(xù)驅(qū)動(dòng)飛機(jī)飛行,依次往復(fù),就能實(shí)現(xiàn)不間斷的飛行。

太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的工作原理是啥?

太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)白天通過(guò)機(jī)體表面鋪設(shè)的太陽(yáng)能電池,將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能,維持動(dòng)力系統(tǒng)、機(jī)載設(shè)備和任務(wù)系統(tǒng)正常工作,并對(duì)二次電池進(jìn)行充電;夜間釋放二次電池中儲(chǔ)存的電能,維持系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

高空長(zhǎng)航時(shí)太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)是什么?

怎么說(shuō)呢?舉幾個(gè)例子吧!上千架太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)全球主要地區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫覆蓋。一架太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)覆蓋范圍相當(dāng)于約200個(gè)地面基站。太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的有效載荷可達(dá)起飛重量的20%,通信衛(wèi)星不到0.5%。太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)獲得高分辨率照片的成本只有衛(wèi)星的1/7。

那高空長(zhǎng)航時(shí)太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)研發(fā)有多難呢?

別著急,容小編喝口水慢慢說(shuō)!

太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)≠無(wú)人機(jī)+太陽(yáng)能電池板

雖說(shuō),太陽(yáng)能飛機(jī)用到的太陽(yáng)能電池板原理上跟普通太陽(yáng)能電池板一樣,但太陽(yáng)能到驅(qū)動(dòng)飛行,能量的利用率僅11%,這也就意味著,太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的研發(fā)并非是簡(jiǎn)單的“無(wú)人機(jī)”+“太陽(yáng)能電池板”。

因?yàn)樾枰獫M足更高的轉(zhuǎn)換效率、曲面鋪設(shè)、超輕密度、跨高低溫工況等特殊需求,太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)上的太陽(yáng)能電池板需要滿足更高的性能指標(biāo),在設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)等多方面需要攻克一系列的工程技術(shù)問(wèn)題。包括,太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)攜帶的蓄電池也是如此,要能量密度更高、環(huán)境要求更高、可靠性要求更高,這同樣是需要科研人員進(jìn)行大量的技術(shù)攻關(guān)。

太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的總體設(shè)計(jì)還要解決:布局形式、太陽(yáng)能電池板鋪設(shè)、蓄電池布置、電機(jī)和螺旋槳的推進(jìn)效率、任務(wù)載荷以及如何減小飛行阻力,如何控制飛機(jī)安全平穩(wěn)的飛行、航跡規(guī)劃等等方面一系列技術(shù)挑戰(zhàn)。也就是說(shuō),幾乎所有在常規(guī)飛機(jī)上使用到的設(shè)計(jì)技術(shù)與工程手段都需要進(jìn)行大量的更新。即使對(duì)于一飛院這樣設(shè)計(jì)過(guò)起飛重量200噸級(jí)大飛機(jī)的大中型軍民用設(shè)計(jì)研究院,技術(shù)攻關(guān)過(guò)程也是充滿了艱辛與坎坷。技術(shù)團(tuán)隊(duì)在突破了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難關(guān)的同時(shí),完成了全尺寸太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的全部設(shè)計(jì)工作。

在超輕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,一飛院取得了重大突破,滿足了幾乎不可能實(shí)現(xiàn)的重量指標(biāo)。比如超輕機(jī)翼結(jié)構(gòu),翼展20米,弦長(zhǎng)1.1米,與機(jī)身、短艙、起落架都有重要連接接頭,但總重量?jī)H18.9千克,一個(gè)成年人就可以輕松舉起一副20米的機(jī)翼。

馭光飛行 大尺寸、高裝載、長(zhǎng)航時(shí)

“啟明星”太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)具有飛行高度高,滯空時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn),理論上可連續(xù)留空數(shù)月乃至數(shù)年之久,具有部署靈活、使用便捷、可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn),可作為大氣層內(nèi)偽衛(wèi)星使用,執(zhí)行偵察監(jiān)視、區(qū)域?qū)Ш?、通信中繼、一體化預(yù)警等任務(wù),其軍民用途非常廣泛,可與軌道衛(wèi)星、高空飛艇、常規(guī)動(dòng)力飛機(jī)、地基雷達(dá)等構(gòu)成更加完善的信息支援體系。

一飛院通過(guò)大尺寸(20m翼展)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)的研制和首飛,開展了大量的地面試驗(yàn)和風(fēng)洞試驗(yàn),設(shè)計(jì)制造了不同尺寸的縮比驗(yàn)證機(jī)對(duì)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證,同時(shí),進(jìn)一步掌握了太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和飛行驗(yàn)證關(guān)鍵技術(shù),建立了科學(xué)完備的設(shè)計(jì)、計(jì)算和試驗(yàn)方法,獲得大量的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和飛行數(shù)據(jù),為后續(xù)大型太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)全尺寸研發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

“啟明星”太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),其綜合性能達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平,是航空工業(yè)在大型無(wú)人機(jī)研制領(lǐng)域部署研發(fā)的重要?jiǎng)?chuàng)新成果,填補(bǔ)了航空工業(yè)在大型太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)研制領(lǐng)域的研究空白。后續(xù),一飛院將以“啟明星”太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)為基礎(chǔ),持續(xù)深化該領(lǐng)域的相關(guān)研究,向研發(fā)大尺度、高裝載和長(zhǎng)航時(shí)的先進(jìn)太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)方向大步邁進(jìn)。

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原文標(biāo)題:揭秘!“啟明星”太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)成功首飛都攻克了哪些難題?

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