航空工业打造了一架超大号无人机 还是太阳能的!

2018-10-31 09:21 来源: 百家号 

  近日,由航空工业一飞院设计研发的20米翼展“启明星”太阳能无人机大尺寸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。

  “启明星”太阳能无人机20米翼展技术验证机,具有20000米以上巡航高度和连续留空飞行能力,全机采用复合材料结构,利用太阳能作为动力,可进行超长航时全天候飞行,在环境监测、局部通信、海事活动等领域有着非常巨大的市场前景。

  太阳能无人机

  具有飞行高度高,滞空时间长等特点,理论上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,是近年来航空界重点发展的新兴领域之一。

  作为进军长航时无人机领域的重点项目,“启明星”依托航空工业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、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持续开展,于2018年9月实现了长航时连续飞行。

  太阳能无人机≠无人机+太阳能电池板

  太阳能无人机是以太阳辐射为能源,结合蓄电池,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;在夜间,通过蓄电池释放的电能继续驱动飞机飞行,依次往复,就能实现不间断的飞行。

  虽说,太阳能无人机上所使用到的太阳能电池板,原理上与日常民用的普通太阳能电池板一样。但这并不意味着,太阳能无人机的研发会难度小了些,并非是简单的“无人机”+“太阳能电池板”。

  因为要满足更高的转换效率、曲面铺设、超轻密度、跨高低温工况等特殊需求,太阳能无人机上的太阳能电池板要有着更高的性能要求,从设计、制造、维护多方面都需要攻克一系列新的工程技术问题。包括说,太阳能无人机上的蓄电池也同样如此,要能量密度更高、环境要求更高、可靠性要求更高,这同样都需要科研人员进行大量的技术攻关。

  太阳能无人机的总体设计还要解决:布局形式、太阳能电池板铺设、蓄电池布置、电机和螺旋桨的推进效率、任务载荷、如何减小飞行阻力、如何更平稳飞行以及航迹规划等方面的一个又一个技术新挑战。不仅如此,太阳能无人机的结构设计要很轻又要很结实,那么,在制造环节上如何制造出如此大尺寸的复合材料机体?

  今年7月完成总装的“启明星”太阳能无人机

  “启明星”的超轻结构正是关键技术之一。航空工业一飞院在超轻结构设计方面取得重大突破,满足了几乎不可能实现的重量指标。比如超轻机翼结构,翼展20米,弦长1.1米,与机身、短舱、起落架都有重要连接接头,但总重量仅18.9千克,一个成年人就可以轻松举起一副20米的机翼。

  驭光飞行大尺度、高装载、长航时太阳能无人机

  “启明星”太阳能无人机10米翼展技术验证机试飞

  通过大尺寸(20米翼展)技术验证机的研制和首飞,开展大量的地面试验和风洞试验,设计制造不同尺寸的缩比验证机对设计及试验结果进行验证,进一步掌握了大型太阳能无人机的设计、制造、试验和飞行验证关键技术,建立了科学完备的设计、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。

  “启明星”太阳能无人机,具有完全自主知识产权,其综合性能达到国内先进水平,是航空工业在大型无人机研制领域部署研发的重要创新成果,填补了航空工业在大型太阳能无人机研制领域的研究空白。后续,航空工业将以“启明星”为基础,持续深化该领域的相关研究,向研发大尺度、高装载和长航时的先进太阳能无人机方向大步迈进。

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