應(yīng)用廣泛的太陽能無人機(jī)

林寬雨

前不久，一則關(guān)于“啟明星50”首飛成功的消息登上各大新聞版面的頭條。看到“啟明星”3個字，相信很多人會想到金星，因為在古代，這顆行星也被人們稱為啟明星。不過，這次登上新聞頭條的并不是地球的這個老鄰居，而是我國名為“啟明星50”的大型太陽能無人機(jī)。雖然大家都聽說過無人機(jī)，但是了解太陽能無人機(jī)的人可能并不多。今天，我們就一起來聊聊這個無人機(jī)家族的新成員。

飛得更久的太陽能無人機(jī)

近年來，隨著無人機(jī)的快速發(fā)展，已有多種無人機(jī)出現(xiàn)在了我們的生活中，比如在田間地頭噴灑農(nóng)藥的農(nóng)用無人機(jī)、送快遞的無人機(jī)快遞“小哥”、在災(zāi)難現(xiàn)場參與救援工作的應(yīng)急救援無人機(jī)、在現(xiàn)代戰(zhàn)場上發(fā)揮重要作用的軍用無人機(jī)……種類繁多的無人機(jī)給我們的生活帶來了很多便利和精彩。

無人機(jī)雖然在不斷的發(fā)展中變得越來越優(yōu)秀，但是普遍存在著續(xù)航能力不足的弱點。在這種背景下，依靠太陽能補充能量的太陽能無人機(jī)獲得了人們更多的青睞。白天，太陽能無人機(jī)會通過自身的太陽能電池板將照在身上的太陽能轉(zhuǎn)換成電能。這些電能一部分用于白天飛行，一部分會儲存在蓄電池中，待黑夜降臨后使用。無人機(jī)雖然在不斷的發(fā)展中變得越來越優(yōu)秀，但是普遍存在著續(xù)航能力不足的弱點。在這種背景下，依靠太陽能補充能量的太陽能無人機(jī)獲得了人們更多的青睞。白天，太陽能無人機(jī)會通過自身的太陽能電池板將照在身上的太陽能轉(zhuǎn)換成電能。這些電能一部分用于白天飛行，一部分會儲存在蓄電池中，待黑夜降臨后使用。通過對太陽能充分、合理地使用，太陽能無人機(jī)能夠彌補大多數(shù)傳統(tǒng)無人機(jī)續(xù)航能力不足的弱點，在天空中飛得更久。

除了續(xù)航能力強(qiáng)，太陽能無人機(jī)還具有飛行高度高、覆蓋區(qū)域廣、可執(zhí)行任務(wù)種類多等優(yōu)點。這些優(yōu)點讓太陽能無人機(jī)在航空界很受歡迎，很多國家都開展了相關(guān)研究。

太陽能無人機(jī)的誕生

雖然太陽能無人機(jī)聽起來像近幾年才出現(xiàn)的高科技產(chǎn)品，但是事實上，人們對它的研究已經(jīng)有幾十年的歷史了。早在1974年，世界上第一架真正意義上的太陽能無人機(jī)就誕生了。這架太陽能無人機(jī)名為SunriseI，當(dāng)時它在4000多塊太陽能電池的能量供給下成功完成首飛，用實際行動向全世界宣告了太陽能無人機(jī)飛行時代的到來。在SunriseI之后，太陽挑戰(zhàn)者、“探索者”系列、“和風(fēng)”系列等多款優(yōu)秀的太陽能無人機(jī)陸續(xù)登上歷史舞臺。

“啟明星50”的風(fēng)采

我國的第一架太陽能無人機(jī)“墨子號”在2016年完成首飛。雖然起步相對較晚，但是在國家的大力支持和科研人員的不懈努力下，我國太陽能無人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，在“墨子號”之后，陸續(xù)誕生了多款優(yōu)秀的太陽能無人機(jī)，比如前不久剛在陜西榆林完成首飛的國產(chǎn)大型太陽能無人機(jī)“啟明星50”。據(jù)介紹，“啟明星50”是我國首款采用雙機(jī)身布局的大型無人機(jī)，同時也是我國第一款以太陽能為唯一動力能源的全電大型無人機(jī)。“啟明星50”具有兩個突出的優(yōu)點：

1.可充當(dāng)衛(wèi)星

目前，新型的太陽能無人機(jī)能在1.8萬米以上的高空連續(xù)工作數(shù)月，在工作的同時，還能向地面提供互聯(lián)網(wǎng)連接服務(wù)。一架太陽能無人機(jī)的覆蓋范圍大致相當(dāng)于200個地面基站。因為能完成一部分通信衛(wèi)星的工作，太陽能無人機(jī)也被人們稱為“偽衛(wèi)星”。我國的“啟明星50”同樣具備這方面能力。“啟明星50”身上裝有6臺電機(jī)螺旋槳，在太陽的能量支持下，可在2萬米左右的高空實現(xiàn)連續(xù)跨晝夜飛行，是一款非常優(yōu)秀的偽衛(wèi)星。

2.應(yīng)用領(lǐng)域廣

因為使用的是綠色環(huán)保的太陽能，同時又能長時間在空中停留，“啟明星50”能夠勝任多種工作，比如高空偵察、森林火情監(jiān)測、大氣環(huán)境監(jiān)測等，相信未來會成為人們的得力助手。

值得一提的是，除了工作能力突出，“啟明星50”的外形也很突出。作為一款超大展弦比高空低速無人機(jī)，“啟明星50”的翼展達(dá)50米左右，是機(jī)身長度的好幾倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去，就像是一個在空中飛行的晾衣架。

太陽能無人機(jī)的不足之處

我們知道，照在太陽能無人機(jī)上面的太陽能需要轉(zhuǎn)化成電能或動能，才能被無人機(jī)利用，因此太陽能無人機(jī)能得到多少能量，不僅取決于接收到了多少陽光，跟太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化率有很大關(guān)系。目前，安裝在太陽能無人機(jī)上的太陽能電池板的能量轉(zhuǎn)化率還不是很高。為了得到足夠的能量，太陽能無人機(jī)只能安裝更多的太陽能電池板，而更多的太陽能電池板也就意味著更大的安裝面積。為了滿足需求，目前的太陽能無人機(jī)普遍采用翼展很大的平直翼，整體基本都是像“啟明星50”那樣的晾衣架造型。這種造型的太陽能無人機(jī)未來如果上了戰(zhàn)場，基本就等于飄浮在高空中的活靶子，很容易被擊中。

除了太陽能電池板的能量轉(zhuǎn)化率問題，如何進(jìn)一步提升太陽能無人機(jī)的可靠性，保障其完成超長航時任務(wù)；如何進(jìn)一步提升太陽能無人機(jī)的承載能力，讓其可以攜帶更多設(shè)備；如何增加太陽能無人機(jī)的推進(jìn)能力，讓其擁有更高的飛行速度……這些都是科研人員需要解決的問題。

相信未來隨著科研人員研究的深入、各種新技術(shù)的應(yīng)用，太陽能電池板能量轉(zhuǎn)化率低等問題會得到明顯改善，屬于太陽能無人機(jī)的舞臺會變得更加寬廣。也許，未來它們也能在軍事領(lǐng)域交出令人滿意的答卷，讓我們拭目以待吧！