近日,中國新型長航時太陽能無人機彩虹在兩萬米高空進行了測試,這是美國NASA系列後世界上最大的太陽能無人機,標誌著我國已成為繼美、英之後第三個掌握該技術的國家。馭風也注意到了這條消息,分析一二,一辨其中三味。
首先,談到太陽能無人機,最著名的莫過於瑞士的陽光動力2號的環球飛行,該飛機歷經118小時,繞飛地球一圈,創造了新的世界紀錄,而就其他無人機計劃來看,也值得描述一筆。首先看美國,如美國達帕的禿鷹計劃,其在2008年提出,研製一種能攜帶450公斤的探測器,在1.8萬-2.7萬米高空持續飛行五年的固定翼飛行器,五年長航時的無人機,堪稱不落的高空信息吸塵器。
在這裡有必要介紹下臨近空間,臨近空間(Near space)是指距地面20~100公裡的空域,而衛星則工作在300公裡以上的高度,可以說臨近空間飛行器是對衛星對地偵測的拾遺補缺,而長航時的臨近空間飛行器,非太陽能無人機和飛艇莫屬,平流層飛艇可以工作在20公裡以上高度。而氣候的變化主要出現在平流層以下的對流層,對飛行器影響最大的莫過於對流層多變的環境,而在萬米高空以上的平流層則完全沒有這個問題,因而平流層也是飛行最安全、穩定的區域,一般最適合飛行的平流層段在平流層的中下部,稱為同溫層,所以在上世紀五十年代建造的B-52戰略轟炸機,也被翻譯為同溫層堡壘。
而就太陽能無人機的機翼來看,多採用平直機翼,以提高飛機的足夠升力為主,動力則以螺旋槳為主,不追求高速度,儘可能追求大翼展,這種設計有點類似美國早期的U-2蛟龍夫人的翼展,該機翼展長達21.54米、機翼展弦比為10,當時有說法,美國採用了F-104的機身和滑翔機的機翼,由於其獨特氣動布局,十分不利於起降,所以U-2的起降失敗率是相當高,因此也被稱為最難飛的高空偵察機。而在美國NASA的太陽能無人機研製計劃中,其中一款的翼展達到了75米,而我國的彩虹高空長航時太陽能無人機的翼展也超過了40米。
就太陽能的動力來源來說,顧名思義來自太陽能電池板,其要求在飛機表面儘可能多的敷設太陽能電池,該電池在白天通過太陽能供電,並給蓄電池充電,在晚間則靠蓄電池供電,這也是最為經濟的一種飛行動力模式。
而就目前的彩虹無人機而言,只是走了萬裡長徵的第一步,今後將進一步考驗其長航時能力,測試時間將從目前的幾天,一兩個月。拓展到幾個月,甚至幾年。
就太陽能無人機的應用前景看,其最好用途莫過於對地觀測和中繼通訊,就前文的對衛星對地偵測的拾遺補缺而言,其可以近一步詳查衛星無法看清楚的部分,因為離地越近,在同樣解析度偵測設備的情況下,當然看得越清楚,無人機和衛星的互補也可以從這點來說清楚。而就前文所說的太陽能無人機載荷而言,雖然只有幾百公斤,但已經很了不起了,幾百公斤的對地觀測載荷,足以對地詳查時候能起到巨大的作用。要知道東方紅三號系列衛星的有效載荷也不過幾百公斤。載荷的重量直接決定著同代設備的觀測精度,更何況由於太陽能無人機離地只有20公裡,地面目標當然可以一覽無餘。
就我國目前來看,在臨近空間飛行器方面,採用了飛艇和太陽能無人機並舉的策略,坊間有消息,中國前兩年從俄羅斯引進了大型飛艇作為中繼和空中預警,而就未來看,太陽能無人機今後也能分擔部分飛艇的任務,作為中國空中觀測和中繼、預警的補充,更好的充當中國空天一體體系的重要一環!End!(利刃/馭風)