港媒: 国产20米翼展太阳能高空长航时无人机技术验证机首飞 可替代卫星-千龙网·中国首都网

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  据中国航空新闻网10月31日报道,由中国航空工业第一飞机设计研究院设计研发的“启明星”太阳能无人机大尺寸(20米翼展)技术验证机(下文简称“启明星”验证机)完成首飞,这是一飞院继“10米级翼展”技术验证机完成长航时试飞(于2018年9月实现了连续飞行超过5小时)后的又一创举。

国产“启明星”太阳能无人机20米翼展技术验证机完成首飞,这是继该机10米翼展技术验证机完成长航时试飞验证之后的又一突破,是航空工业大型无人机研发的重要创新成果。(拖拽图片可查看大图)

刘锋 摄

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(参考消息网11月2日报道)航空工业一飞院消息,近日,由航空工业第一飞机设计研究院设计研发的“启明星”太阳能无人机大尺寸(20米翼展)技术验证机完成首飞。具有20000米以上巡航高度和连续留空飞行能力,可作为大气层内伪卫星使用,为军民用客户提供多样化服务。

中国航空报讯:近日,由航空工业一飞院设计研发的启明星太阳能无人机大尺寸技术验证机完成首飞,这是一飞院继该机10米翼展技术验证机完成长航时试飞验证之后取得的又一进展。

  ▲“启明星”太阳能无人机大尺寸技术验证机的地面资料图,其翼展达到20米,但由于采用了超轻型材料设计,仅需一个成年人就能扛起。(中国航空工业集团有限公司)

据香港《南华早报》11月1日报道,中国成功试飞了“启明星”无人机,这是一款太阳能无人机,旨在于空中停留数月。报中国航空工业总公司(AVIC)宣布,这种无人机翼展20米,飞行高度和巡航高度超过两万米。

太阳能无人机具有飞行高度高、滞空时间长等优点,可连续留空数月乃至数年之久,具有部署灵活、使用便捷、可靠性高、经济性好等特点,可作为大气层内伪卫星使用,执行侦察监视、区域导航、通信中继、一体化预警等任务,是近年来新兴发展的航空重点领域之一。

  据一飞院公开的官方资料显示,“启明星”验证机全机身采用超轻复合材料结构设计(翼展20米、弦长1.1米,总重仅18.9千克,一个成年人就能轻松举起),利用机翼上搭载的太阳能电池供电作为动力,具备在2万米以上高空巡航,以及连续进行超长航时留空飞行的能力,理论上可留空飞行数月之久,在军用和民用领域都有巨大的发展潜力。

AVIC说:“研发工作和首飞工作已经完成,此外还进行了大量地面、风洞和比例模型测试……这为此后的研发工作提供了牢固的基础。我们将迅速转向大型、重型和长航时的太阳能无人机。”由于新材料的研发,该无人机的主机翼结构只有18.9千克这一“不可思议的超轻”重量。

作为进军长航时无人机领域的重点项目,一飞院依托在大型飞机设计领域的雄厚基础和优势资源,早在2016年就成功研制了10米翼展技术验证机,通过近两年对高效气动布局、柔性轻质结构和能源综合管理系统等关键技术的深化验证,以及自主飞行、全系统验证试飞、长航时试飞等试飞科目的持续开展,于2018年9月实现了长航时连续飞行。近期,通过大尺寸技术验证机的研制和首飞,进一步掌握了大型太阳能无人机设计、制造、试验和飞行验证等关键技术,建立了完备的设计、计算和试验方法,获得大量的工程设计经验和飞行数据,为后续大型全尺寸太阳能无人机研发奠定了坚实的基础。

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AVIC没有透露此次测试的细节,但说这是继该公司10米翼展技术验证机于9月完成长航时试飞验证之后的又一突破。在那次测试中,那架飞机自主飞行了大约5小时。

启明星太阳能无人技术验证机具有完全自主知识产权,其综合性能达到国内先进水平,是航空工业在大型太阳能无人机研制领域部署研发的重要创新成果。

  ▲“启明星”技术验证机试飞期间拍摄的航拍图,可见机翼上的太阳能电池板。(中国航空工业集团有限公司)

报道称,这种高空长航时无人机可以替代卫星执行侦察、导航和电信传输等军事任务。研发者说,“启明星”在环境监测、通信和海上巡逻等方面对民用市场有着巨大的潜力。

一飞院表示,后续将以启明星太阳能无人机为基础,持续深化该领域的相关研究,向研发具有高装载和长航时能力的大型先进太阳能无人机方向迈进。

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目前领先的太阳能无人机是空中客车公司的Zephyr无人机,制造商称其为高空(平流层)伪卫星。今年8月,翼展25米、重75公斤的Zephyr无人机在21300米的高空以将近26天的续航时间刷新了长航时飞行纪录。该无人机已经进入量产,年产量约为30架。

  ▲“启明星”太阳能无人机大尺寸技术验证机成功首飞资料图(中国航空工业集团有限公司)

AVIC的这款翼展20米的演示机于2017年底投产,并于7月完工。报道称,除AVIC外,中国航天科工集团公司、中国航天科技集团公司等其他几家中国机构也在开展类似项目,旨在建立一个基于无人机的电信网络。

  太阳能无人机是以太阳辐射为能源并结合蓄电池,从而实现高空长航时飞行的飞行器。在白天,太阳辐射通过太阳能电池板转换为电能,一部分用于飞行,一部分储存在蓄电池中。到了夜间,通过蓄电池释放的电能继续驱动飞机飞行,依次往复,就能实现不间断飞行,具有飞行高度高、留空时间长的优势。世界上第一种太阳能无人机是美国研发的“日出1号”,该机共装有4096块单晶硅太阳能电池板,输出功率450瓦,于1974年11月在加州成功首飞,飞行高度达到152米,此次首飞标志着人类太阳能飞行时代的来临。

  此后,世界各国都对太阳能无人机的技术进行了深入研究,例如美国国家航空航天局(NASA)于1999年推出了“太阳神”(Helios)大型太阳能无人机,外形尺寸达到创纪录水平,仅翼展就有75米(超过美军现役最大、翼展68米的C-5运输机),全机身采用碳纤维复合材料制造。“太阳神”于2001年8月创造了固定翼飞机最长时间水平飞行的新世界纪录,该机在2.9万米高空持续飞行超过40分钟。

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  ▲美国航空航天局研发的“太阳神”太阳能无人机试飞资料图,翼展达到了创纪录的78米,该机已于2003年因意外故障坠入太平洋。

  除美国外,由英国国防部出资,英国凯奈蒂克公司研发的“西风”-6太阳能无人机曾创造了无人机最长飞行时间的世界纪录,该型无人机全长12.2米,全重327千克,最大巡航速度达到每秒70米,留空时间82小时37分钟。凯奈蒂克公司后来又研发了性能更先进的“西风”-7,该型无人机于2010年7月打破太阳能无人机单次飞行时间最长的世界纪录,续航时间达到了336小时22分钟(相当于两周时间),该记录目前尚未被打破。由于性能优异,英国皇家空军后宣布采购该型无人机,并于2017年正式装备部队。

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  ▲英国“西风”-7太阳能无人机,该型机于2010年7月打破了太阳能无人机单次飞行时间最长的世界纪录,其续航时间达到了336小时22分钟。

  太阳能无人机的军用潜力十分广阔,专业人士曾计算过,如果使用上千架太阳能无人机可实现对全球主要地区的宽带网络无缝覆盖,一架太阳能无人机覆盖范围相当于200个地面基站。相比之下,太阳能无人机的有效载荷可达起飞重量的20%,而通信卫星则不到0.5%。

  此外,由于留空时间长达数月,太阳能无人机还能充当大气层内的“侦察卫星”,不仅比侦察卫星的反应速度更快(侦察卫星的运行轨道相对固定,飞越特定目标上空的过顶时间也十分有限)且使用更为灵活,由于依靠太阳能供电,无需频繁补给燃料,
获得高分辨率照片的综合成本只有侦察卫星的七分之一。

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  ▲由于具备超长留空时间,超高飞行高度多种优势,太阳能无人机十分适合执行对地侦察任务,图为英国“西风”-S太阳能无人机执行边境巡逻及对地探测宣传图。

  对于中国太阳能无人机来说,军用潜力还包括加装量子雷达后,可在高空执行对敌军隐身战机的探测任务,以及搭载高分辨率光学侦察设备或远程雷达系统,用于在大洋上侦察敌军航母打击群的动向,并为友军执行反航母作战提供实时数据更新等,未来其究竟还会有哪些发展,值得人们拭目以待。

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