我國首架臨近空間太陽(yáng)能無(wú)人機試飛成功

　　 彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機“一飛沖天”

　　 翼展45米、表面布滿(mǎn)太陽(yáng)能電池板，造型奇特；未來(lái)一次飛行可達數月甚至數年，具備“準衛星”特點(diǎn)；可充當空中移動(dòng)WIFI基站、能高空實(shí)時(shí)監視定位，應用前景廣闊……前不久，我國彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機成功完成20000米以上高空飛行試驗，使我國成為繼美、英之后，第三個(gè)掌握臨近空間太陽(yáng)能無(wú)人機技術(shù)的國家。

　　 太陽(yáng)能無(wú)人機被稱(chēng)為“大氣層衛星”，不僅具備超高空飛行能力，而且因航時(shí)長(cháng)、偵察范圍廣、生存能力強等特點(diǎn)，受到世界各國的關(guān)注。中國航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院一直從事飛行器空氣動(dòng)力綜合技術(shù)研究，這些年他們利用技術(shù)優(yōu)勢，將目光投向無(wú)人機領(lǐng)域，在推出彩虹系列察打一體無(wú)人機后，再次放飛了我國首架臨近空間太陽(yáng)能無(wú)人機。具備完全獨立自主知識產(chǎn)權的太陽(yáng)能無(wú)人機“一飛沖天”，成為中國“智造”的又一創(chuàng )新之作。

　　 從“云下”到“云上”，“彩虹”跨越的不僅僅是高度

　　 談到彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機，我們不妨首先看一組數據——

　　 世界上最大的民航客機空客A380最大巡航高度：13000米；

　　 美國最先進(jìn)的五代機F-22最大升限：19000米；

　　 彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機飛行高度：20000-30000米。

　　 從數據上可以看出，彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機明顯“高人一頭”，從“云下”到“云上”，飛上了一個(gè)新高度。

　　 “彩虹”的“爬高”過(guò)程可不簡(jiǎn)單。彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機項目啟動(dòng)伊始，研發(fā)團隊便確立了超高空和長(cháng)航時(shí)兩大目標，讓“彩虹”在技術(shù)性能上達到甚至超越國外同類(lèi)型無(wú)人機。

　　 在裝備展示廳，筆者看到了彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機的模型。眼前的彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機造型奇特，整體設計簡(jiǎn)約流暢，機翼像是一張加裝太陽(yáng)能硅板的紙片。彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機總工程師石文介紹：“這種設計，是為了更好地提高無(wú)人機的升阻比，讓無(wú)人機飛得更高�！碧�陽(yáng)能無(wú)人機完全依靠“吸收”太陽(yáng)能維持飛行，如果白天“吃不飽”，晚上就會(huì )“餓肚子”，“飛得遠”便是一紙空談。在一次飛行論證中，研發(fā)人員發(fā)現，隨著(zhù)緯度、海拔等條件變化，電池板吸收轉化太陽(yáng)能的效率會(huì )發(fā)生改變，直接影響到無(wú)人機的飛行安全。

　　 “萬(wàn)米高空可沒(méi)有加油站�！笔�文對筆者說(shuō)，能源問(wèn)題是太陽(yáng)能無(wú)人機研發(fā)過(guò)程中繞不過(guò)的“攔路虎”，研發(fā)人員多次對控制系統進(jìn)行升級，從外形的微小改進(jìn)到分系統的逐級優(yōu)化，最后利用高效率的太陽(yáng)能電池板和輕質(zhì)高效的輸電電纜，延續了彩虹無(wú)人機的飛行時(shí)間。

　　 載重能力超過(guò)國外同類(lèi)型無(wú)人機、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現國產(chǎn)化、在軍民領(lǐng)域有廣泛應用前景……作為中國“智造”的最新成果，彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機憑借超高空、長(cháng)航時(shí)兩大“法寶”，達到世界先進(jìn)水平。

　　 從構思到首飛，中國“智造”追上了技術(shù)前沿

　　 美國早在1980年便將太陽(yáng)能無(wú)人機項目列入國家計劃，相繼研制出“探路者”“太陽(yáng)神”等型號無(wú)人機。作為當今太陽(yáng)能無(wú)人機技術(shù)領(lǐng)先國家，英國在2007年試飛的“微風(fēng)”無(wú)人機，空中飛行時(shí)間達到54個(gè)小時(shí)，飛行高度超過(guò)15000米。

　　 在航空領(lǐng)域有一種說(shuō)法，航空技術(shù)發(fā)展最忌諱“一出生，就落后”。

　　 話(huà)雖這么說(shuō)，但15年前太陽(yáng)能無(wú)人機項目啟動(dòng)時(shí)，研發(fā)團隊不得不面對技術(shù)層面上的一片空白。

　　 國外的技術(shù)拿不來(lái)、學(xué)不到，“彩虹”又是如何完成追趕，在太陽(yáng)能無(wú)人機領(lǐng)域占據一席之地的？

　　 對于這個(gè)問(wèn)題，全程陪伴“彩虹”成長(cháng)的石文最有發(fā)言權。他把十幾年的心血全部?jì)A注在“彩虹”項目上，親歷了“彩虹”研發(fā)背后的種種艱辛。

　　 “為了讓‘彩虹’順利‘出生’，我們進(jìn)行了大量試驗和論證�！被叵肫鹉嵌螝q月，石文感慨地說(shuō)，他們從飛機外形到內部設計，甚至每一個(gè)細小零部件都要建立規劃圖和計劃表，保證技術(shù)參數全部達標。

　　 第一架小型驗證機雖然只安裝了2個(gè)螺旋槳，但成功解決了如何“上天”的問(wèn)題�！吧咸臁笨雌饋�(lái)不難，但對彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機來(lái)說(shuō)并非一帆風(fēng)順。理論分析、建模仿真……盡管之前做了大量準備工作，但在變幻莫測的高空環(huán)境下依舊會(huì )出現很多無(wú)法預料的情況，即使是突如其來(lái)的一陣風(fēng)，也會(huì )讓研發(fā)人員“心驚肉跳”。

　　 石文清楚地記得，2013年，驗證機在低空強紊流飛行時(shí)經(jīng)常左搖右晃。為了解決這個(gè)問(wèn)題,研發(fā)團隊在理論和工程層面展開(kāi)艱難攻關(guān),歷時(shí)一年多,解決了無(wú)人機在復雜氣象條件下精確控制的問(wèn)題,不但讓飛機飛了起來(lái)，還飛得高、飛得穩。

　　 從平臺概念發(fā)展到小型驗證機，翼展從10米擴展到45米，在百余次飛行試驗和后期改進(jìn)中，研發(fā)人員積累了豐富的試驗數據和使用經(jīng)驗，并逐步建立完善了太陽(yáng)能無(wú)人機的設計和試驗方案�！拔磥�(lái)彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機還將向超高空、超長(cháng)航時(shí)、大型化、實(shí)用化方向發(fā)展，前景值得期待�！笔�文說(shuō)。

　　 從“滿(mǎn)載”到“減負”，真正的“高大上”是高效實(shí)用

　　 穿過(guò)林蔭小路，筆者來(lái)到一座半透明的玻璃廠(chǎng)房前，在這里終于看到彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機的真面目。整架無(wú)人機沒(méi)有蒙皮和鉚釘，機身全部用一種塑料薄膜包裹。石文對筆者說(shuō)：“這種特殊的薄膜看似薄如蟬翼，但具備防熱、防壓、防紫外線(xiàn)等功能，大大提高了無(wú)人機在臨近空間的生存能力�！�

　　 “我們研制無(wú)人機不是用來(lái)挑戰極限數據，而是為了高效實(shí)用�！笔�文說(shuō)，經(jīng)過(guò)科學(xué)的論證和試驗，他們對無(wú)人機整體設計進(jìn)行“減負”，讓彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機飛起來(lái)更加輕盈。

　　 從“滿(mǎn)載”到“減負”，石文形容在做一道“算術(shù)題”。彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機受到飛行重量的制約，要想搭載更多的任務(wù)載荷，設計時(shí)必須對每個(gè)零部件的重量“錙銖必較”，盡可能地減少無(wú)人機的自身重量。

　　 每個(gè)零部件重量減少數克至數十克，整個(gè)系統就會(huì )有幾十公斤的“減負”。這種精益求精的設計理念，在彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機身上處處得到體現：機翼上布滿(mǎn)成千上萬(wàn)塊小晶體硅太陽(yáng)能電池，每一塊都經(jīng)過(guò)研發(fā)人員的精心設計；機翼與螺旋槳之間一根普通的連接桿，濃縮了十幾項技術(shù)專(zhuān)利；連接機身和垂尾的尾撐有十幾米長(cháng)，普通人一只手便可輕松提起……

　　 科技的進(jìn)步，最終目的是要服務(wù)人類(lèi)。只有找準應用市場(chǎng)，才有持續發(fā)展的空間和潛力。根據發(fā)展規劃，彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機未來(lái)將具備“準衛星”的特點(diǎn)，作為空中平臺，提供持久的數據中繼和4G/5G通信，部分替代通信衛星功能，實(shí)現區域全覆蓋的不間斷態(tài)勢感知、中繼通信服務(wù)。

　　 作為國內知名的軍工研究院，“民用反哺軍用”是研發(fā)團隊始終堅持的發(fā)展方向。如何讓彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機乘著(zhù)軍民融合的“東風(fēng)”飛向軍營(yíng)？石文告訴筆者，外軍給他們提供了一些經(jīng)驗。2009年，美國國防部啟動(dòng)了“禿鷲”項目，計劃研制一種續航時(shí)間為5年的太陽(yáng)能無(wú)人機，可以執行情報偵察、監視和通信中繼等軍事任務(wù)。

　　 目前，研發(fā)團隊已經(jīng)將太陽(yáng)能無(wú)人機作為功能平臺，把加裝水文、氣象、通信、監視等功能模塊列入規劃。在軍民領(lǐng)域，彩虹太陽(yáng)能無(wú)人機未來(lái)應用前景廣闊。（胡爾根、田沛羽、孟嵐）