一架翼展40多米,、表面布滿太陽能電池板的螺旋槳飛機,，靜靜地停在中國航天空氣動力技術研究院的機庫里,。這架彩虹系列太陽能無人機已完成飛行試驗,，將于今年測試臨近空間高度飛行?？諝鈩恿夹g研究院無人機總工程師石文介紹,，這是美國NASA系列后世界上最大的太陽能無人機，性能指標和技術能力為國際前三,。

　　憑借超高空,、長航時、易保障這三大“法寶”,，太陽能無人機未來有望承擔起長時間空中預警,、大面積空中偵察以及災害監(jiān)測、氣象觀測,、通信中繼等任務,。

飛得高，難點是氣動布局無模板

　　太陽能無人機通常采用大展弦比機翼,，可升至20千米至30千米高度,。這一空域大氣稀薄，氣象條件穩(wěn)定,，飛行因此可以更平穩(wěn),、快速。

　　展弦比是指機翼長度的平方除以機翼面積?，F(xiàn)代大型飛機多采用大展弦比機翼,，以減小能耗。同樣一架太陽能飛機,，飛行高度越高,，所需功率就越大，對于光伏吸收和推進系統(tǒng)效率,、機體結(jié)構(gòu)與蓄電池組的輕質(zhì)化等要求也就更高,。

　　石文說，太陽能無人機的氣動布局和翼型,，無法套用成熟的常規(guī)飛機模板,，關鍵在于解決氣動布局優(yōu)化設計問題，以提高飛機的升阻比,。

　　他介紹,，由于依靠太陽能提供的電力飛行，目前翼展60米量級的太陽能無人機提供的有效載荷能力大致在50千克量級,。

　　相比而言,，完成環(huán)球飛行的瑞士“陽光動力2號”太陽能飛機由于需要搭載人員和相關設備，總載重約為100公斤,，設計巡航高度范圍在1.5千米至8.5千米,，飛行受氣象條件影響較大。

　　飛得久,，目標是數(shù)月可以不停飛

　　太陽能無人機無燃油消耗,，有望實現(xiàn)數(shù)月甚至更長時間的超長航時飛行。

　　2009年,，美國國防部預研局啟動“禿鷹”計劃,，旨在研制一種可保持在18.3千米至27.4千米高度、攜帶450千克有效載荷,、續(xù)航時間超過5年,、可在99%的時間內(nèi)保持在任務空域中的固定翼飛行器，為美軍提供持久的情報,、監(jiān)視,、偵察和通信中繼能力。太陽能無人機成為其計劃首選,。

　　“陽光動力2號”在2015年至2016年環(huán)球飛行期間,，最多曾達到118小時不間斷飛行。

　　石文介紹,，由于太陽能電池轉(zhuǎn)化效率和儲能電池能重比不足,，推進能力有限，目前太陽能無人機高空飛行速度一般在150千米/小時至200千米/小時,。

　　他表示,，高效高能量密度太陽能及儲能能源系統(tǒng)是決定太陽能無人機性能水平的關鍵領域，因此需要大量關注新興技術,，包括超高效柔性薄膜太陽電池及輕質(zhì)組陣技術,、先進光電轉(zhuǎn)換技術、高比能量儲能電池技術等,。

　　易保障,，前提是系統(tǒng)技術可靠性高

　　太陽能無人機具有較高的運行效費比。其機載系統(tǒng)簡單,，對跑道長度要求不高,，也無需加油等保障設備。由于航時超長，完成持久性任務無需頻繁更替輪換,。

　　不過,，石文告訴記者，太陽能無人機總體設計技術在國內(nèi)外尚未形成成熟的設計體系,，技術和工程設計上也有別于常規(guī)的固定翼無人機,。

　　比如，臨近空間飛行環(huán)境對電機裝置的性能要求兼?zhèn)涓咝?、高功率密度,、高可靠性、高穩(wěn)定性,，現(xiàn)有航空平臺飛控系統(tǒng)的傳感器,、作動器也還無法滿足超長航時飛行等要求，后續(xù)需要大量設計試驗和實飛驗證,。

　　但相比衛(wèi)星,，太陽能無人機具有成本低、部署靈活等優(yōu)勢,。此外,，可與高空巨型飛艇配合，以固定平臺與機動平臺的高低搭配形式,，形成區(qū)域全覆蓋的不間斷態(tài)勢感知,、通信和中繼網(wǎng)絡。

　　石文說,，他帶領的科研團隊已初步探索出太陽能飛機的關鍵技術點,，未來研究將向更高難度、更深層次挺進,。