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太阳能无人机成功 绿色环保飞行器“彩虹”应用前景如何

发布时间:2017-06-14 11:22:57  |   来源:光明网  |   作者:赵清建  |   责任编辑:DH011
近日,我国彩虹太阳能无人机成功完成2万米以上高空飞行试验,并且具备完全独立自主知识产权,这使我国成为继美、英之后,第三个掌握临近空间太阳能无人机技术的国家。

太阳能无人机成功 绿色环保飞行器“彩虹”应用前景如何

太阳能无人机成功 绿色环保飞行器“彩虹”应用前景如何

  【太阳能无人机成功】近日,我国彩虹太阳能无人机成功完成2万米以上高空飞行试验,并且具备完全独立自主知识产权,这使我国成为继美、英之后,第三个掌握临近空间太阳能无人机技术的国家。

  彩虹太阳能无人机有“三宝”

  彩虹太阳能无人机凭借超高空、长航时、易保障三大“法宝”,迈向世界先进水平。

  彩虹太阳能无人机的翼展达到45米,表面布满太阳能电池板,外形酷炫,在试飞过程中攀升到了2万米的临近空间,另外,试飞时间超过15小时,未来一次飞行可达数月甚至数年,具备“准卫星”特征。

  距离地面20—100公里的空域被称为临近空间,对于传统燃料消耗型飞机而言,太过稀薄的空气,让发动机功率显著下降,失去了“用武之地”。但这里却是全身布满太阳能电池板的无人机展现优势的空间,依靠太阳光提供全机能源,电动螺旋桨推进,未来还有望实现数月甚至更长时间飞行,超高空、长航时让太阳能无人机大展身手。

  彩虹太阳能无人机另一技术优势,还在于具有较高的运行效费比。其机载系统简单,也无需加油等保障设备。由于航时超长,完成持久性任务无需频繁更替轮换。

  太阳能无人机以太阳光能作为能源,在白天将多余能量储存在蓄电池中。在夜晚,通过蓄电池持续飞行。和以化学燃料为能源的飞机相比,太阳能飞机不污染大气,是真正的绿色环保飞行器,也是未来无人机发展的重要方向。

太阳能无人机成功 绿色环保飞行器“彩虹”应用前景如何

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  为何要发展太阳能无人机?

  太阳能飞行器是一种以太阳光能作为能源的飞行器。随着太阳能新能源领域的发展,太阳能飞行器已经成为世界航空工业重点研究的新兴领域。

  白天,太阳能飞机依靠太阳电池的光电转换效应,为动力系统、航空电子设备及任务载荷提供能量,同时将多余的能量储存在蓄电池中。夜晚,它再通过蓄电池的电能持续飞行。如果太阳能飞机白天存储的能量可以满足夜晚飞行的需要,就能够实现全年不间断地持续飞行,若不考虑其部件的寿命,理论上可以永久飞行。

  距离地面20—100公里的空域被称为临近空间,对于传统燃料消耗型飞机而言,太过稀薄的空气,让发动机功率显著下降,失去了用武之地,但这里却是全身布满太阳能电池板的无人机展现优势的空间。现在世界上通用的高空长航时无人机,大多使用吸气式发动机提供动力,一遇高空的稀薄空气,发动机功率会大幅降低,油耗增高,因此,现有燃料消耗型飞机的飞行高度和续航能力很难进一步提高。而以太阳能为动力的飞机,完全可以弥补这些不足,飞得更高更远。

  1917年英国人研制成功了世界上第一架无人机,自此拉开了全球无人机发展和创新的序幕。时至今日,太阳能飞机已经成为世界航空科学发展的前沿,是世界各国技术和产业竞争的重要领域,发展方兴未艾,成果迭出,竞争也很激烈。

  美国太阳能飞机研制起步较早,1980年便将太阳能飞机项目列入国家计划,并相继研制“探路者”“太阳神”等太阳能飞机;作为当今太阳能飞机发展的领先国家,2007年英国“微风”无人机在空中飞行时间达到54小时,飞行高度超过1.5万米。

  而不添加任何燃料、不排放任何污染物,实现环球飞行壮举的瑞士“阳光动力2号”太阳能飞机更曾广受关注。“阳光动力2号”以碳纤维为主材料,重量仅有2300千克,与一辆小型汽车相当。在2015-2016年环球飞行期间,最多曾达到118小时不间断飞行,是世界太阳能飞机发展的重要成果之一。

  “彩虹”应用前景如何?

  根据发展规划,彩虹太阳能无人机未来将具备“准卫星”的特征,作为空中平台,提供持久的数据中继和4G/5G通信,部分替代通信卫星功能,实现区域全覆盖的不间断态势感知、中继通信服务。

  彩虹太阳能无人机一大应用前景,就是可以建设“空中移动WIFI”基站,为偏远地区或海岛提供较为便捷、廉价和响应迅速的移动通信和互联网接入服务,避免传统光纤或微波传输的巨大建设、使用和维护成本,降低信息化门槛。

  太阳能无人机服务领域还可以拓展到森林资源普查、农业普查、防洪防汛的监测预报、重大地质灾害的实时评估与救援等。在发生地震、洪灾或森林火灾时,还可替代中断的通信,保持受灾地区与外界的联络。

  太阳能飞机作为全世界竞相研发的飞行器,各国之所以愿意投入巨资和人才资源,除了其拥有广阔的应用前景之外,还在于作为前沿科技产品,其技术和产业集成带动能力相当强大。

  依托彩虹太阳能无人机等项目的带动,并配套研发高强度轻质石墨烯新材料、新型太阳能电池、新型储能手段等技术和产品,有助于进一步推动中国航空产业的发展。未来我国太阳能无人机还将向超高空、超长航时、大型化、实用化方向发展,前景值得期待。(资料来源:新华社、人民日报等)