應(yīng)用廣泛的太陽(yáng)能無(wú)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(gè)字，相信很多人會(huì)想到金星，因?yàn)樵诠糯?，這顆行星也被人們稱(chēng)為啟明星。不過(guò)，這次登上新聞?lì)^條的并不是地球的這個(gè)老鄰居，而是我國(guó)名為“啟明星50”的大型太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)。雖然大家都聽(tīng)說(shuō)過(guò)無(wú)人機(jī)，但是了解太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的人可能并不多。今天，我們就一起來(lái)聊聊這個(gè)無(wú)人機(jī)家族的新成員。

飛得更久的太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)

近年來(lái)，隨著無(wú)人機(jī)的快速發(fā)展，已有多種無(wú)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(wú)人機(jī)、送快遞的無(wú)人機(jī)快遞“小哥”、在災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)參與救援工作的應(yīng)急救援無(wú)人機(jī)、在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上發(fā)揮重要作用的軍用無(wú)人機(jī)……種類(lèi)繁多的無(wú)人機(jī)給我們的生活帶來(lái)了很多便利和精彩。

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

除了續(xù)航能力強(qiáng)，太陽(yáng)能無(wú)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(lèi)多等優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)讓太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)在航空界很受歡迎，很多國(guó)家都開(kāi)展了相關(guān)研究。

太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的誕生

雖然太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)聽(tīng)起來(lái)像近幾年才出現(xiàn)的高科技產(chǎn)品，但是事實(shí)上，人們對(duì)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(yáng)能無(wú)人機(jī)就誕生了。這架太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)名為SunriseI，當(dāng)時(shí)它在4000多塊太陽(yáng)能電池的能量供給下成功完成首飛，用實(shí)際行動(dòng)向全世界宣告了太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)飛行時(shí)代的到來(lái)。在SunriseI之后，太陽(yáng)挑戰(zhàn)者、“探索者”系列、“和風(fēng)”系列等多款優(yōu)秀的太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)陸續(xù)登上歷史舞臺(tái)。

“啟明星50”的風(fēng)采

我國(guó)的第一架太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)“墨子號(hào)”在2016年完成首飛。雖然起步相對(duì)較晚，但是在國(guó)家的大力支持和科研人員的不懈努力下，我國(guó)太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，在“墨子號(hào)”之后，陸續(xù)誕生了多款優(yōu)秀的太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)，比如前不久剛在陜西榆林完成首飛的國(guó)產(chǎn)大型太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)“啟明星50”。據(jù)介紹，“啟明星50”是我國(guó)首款采用雙機(jī)身布局的大型無(wú)人機(jī)，同時(shí)也是我國(guó)第一款以太陽(yáng)能為唯一動(dòng)力能源的全電大型無(wú)人機(jī)?！皢⒚餍?0”具有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：

1.可充當(dāng)衛(wèi)星

目前，新型的太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)能在1.8萬(wàn)米以上的高空連續(xù)工作數(shù)月，在工作的同時(shí)，還能向地面提供互聯(lián)網(wǎng)連接服務(wù)。一架太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的覆蓋范圍大致相當(dāng)于200個(gè)地面基站。因?yàn)槟芡瓿梢徊糠滞ㄐ判l(wèi)星的工作，太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)也被人們稱(chēng)為“偽衛(wèi)星”。我國(guó)的“啟明星50”同樣具備這方面能力?！皢⒚餍?0”身上裝有6臺(tái)電機(jī)螺旋槳，在太陽(yáng)的能量支持下，可在2萬(wàn)米左右的高空實(shí)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?yàn)槭褂玫氖蔷G色環(huán)保的太陽(yáng)能，同時(shí)又能長(zhǎng)時(shí)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(cè)、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)等，相信未來(lái)會(huì)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(wú)人機(jī)，“啟明星50”的翼展達(dá)50米左右，是機(jī)身長(zhǎng)度的好幾倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去，就像是一個(gè)在空中飛行的晾衣架。

太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的不足之處

我們知道，照在太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)上面的太陽(yáng)能需要轉(zhuǎn)化成電能或動(dòng)能，才能被無(wú)人機(jī)利用，因此太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)能得到多少能量，不僅取決于接收到了多少陽(yáng)光，跟太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化率有很大關(guān)系。目前，安裝在太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)上的太陽(yáng)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(yáng)能無(wú)人機(jī)只能安裝更多的太陽(yáng)能電池板，而更多的太陽(yáng)能電池板也就意味著更大的安裝面積。為了滿(mǎn)足需求，目前的太陽(yáng)能無(wú)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(yáng)能無(wú)人機(jī)未來(lái)如果上了戰(zhàn)場(chǎng)，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(yáng)能電池板的能量轉(zhuǎn)化率問(wèn)題，如何進(jìn)一步提升太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的可靠性，保障其完成超長(zhǎng)航時(shí)任務(wù)；如何進(jìn)一步提升太陽(yáng)能無(wú)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(yáng)能無(wú)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(wèn)題。

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