中國(guó)最大太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)突然曝光引轟動(dòng)
說(shuō)起太陽(yáng)能飛機(jī)，可能大家第一反應(yīng)就是前幾天在國(guó)內(nèi)引起不小轟動(dòng)的“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”，不管是新聞聯(lián)播還是QQ彈窗，都有關(guān)于它的新聞，一些網(wǎng)站及論壇也紛紛發(fā)布關(guān)于它的長(zhǎng)篇報(bào)道及科普貼，真可謂是鋪天蓋地。相比之下，5月22日的新聞聯(lián)播中一條55秒的新聞也許并沒(méi)有引起大家的注意，但是這條新聞第一次向公眾解密了我國(guó)最大的太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)——新型彩虹無(wú)人機(jī)。這條以《創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)·無(wú)人機(jī)：塑造“中國(guó)制造”新形象》的報(bào)道介紹了由中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院自主研發(fā)的彩虹系列太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)，指出了其研制目的和結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)指出，“這意味著我國(guó)成為世界上除了美國(guó)之外，第二個(gè)能夠研制超長(zhǎng)航時(shí)太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的國(guó)家。”其實(shí)新型彩虹無(wú)人機(jī)試飛成功的消息之前也被報(bào)道過(guò)。
彩虹系列無(wú)人機(jī)是由哪家單位研制的呢?
彩虹系列無(wú)人機(jī)的研制單位是中國(guó)航天科技集團(tuán)公司下屬中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院。
太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)與普通固定翼飛機(jī)有什么區(qū)別嗎?
可能有的朋友要問(wèn)了，像747這樣的大型客機(jī)，在生活中是很常見(jiàn)的，那么太陽(yáng)能飛機(jī)和大型有人機(jī)相比，有什么區(qū)別嗎?
由于太陽(yáng)能無(wú)人飛行器總體設(shè)計(jì)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外尚未形成成熟的設(shè)計(jì)體系，而其采用的新能源技術(shù)、柔性結(jié)構(gòu)及低翼載、低雷諾數(shù)及大空域等特點(diǎn)使其技術(shù)和工程設(shè)計(jì)上都有別于常規(guī)的固定翼無(wú)人機(jī)。
大型太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)研制過(guò)程中存在哪些問(wèn)題呢?
1. 低翼載、柔性結(jié)構(gòu)、機(jī)翼表面鋪設(shè)太陽(yáng)電池使得結(jié)構(gòu)、氣動(dòng)、能源三者之間影響較大;
2. 氣彈設(shè)計(jì)技術(shù)、機(jī)翼結(jié)構(gòu)與太陽(yáng)電池陣輕質(zhì)一體化設(shè)計(jì)技術(shù)亟待實(shí)質(zhì)性突破;
3. 低雷諾數(shù)氣動(dòng)特性、飛行控制策略和應(yīng)急預(yù)案、電推進(jìn)系統(tǒng)匹配、無(wú)人機(jī)整個(gè)系統(tǒng)的集成性能需要持續(xù)摸索和驗(yàn)證;
4. 新材料應(yīng)用、結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部件制造、大尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)需要進(jìn)一步檢驗(yàn)。
太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)在今后的研究過(guò)程中，還有哪些方面是需要進(jìn)一步深入研究的?
1.平臺(tái)綜合技術(shù)
從總體設(shè)計(jì)層面，需要深入研究的問(wèn)題有：
①深化飛行平臺(tái)與任務(wù)載荷或能源一體化綜合優(yōu)化方法研究，擴(kuò)大可飛期范圍;繼續(xù)挖掘氣動(dòng)潛力，提高升阻比，增大續(xù)航能力;
②降低結(jié)構(gòu)重量系數(shù)，抑制氣動(dòng)彈性變形;
③提高能源、推進(jìn)、電氣、載荷等總體匹配效率。
2.高效高能量密度太陽(yáng)能及儲(chǔ)能能源系統(tǒng)
該領(lǐng)域是制約太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)性能水平的關(guān)鍵領(lǐng)域，因此需要大量地關(guān)注新興技術(shù)，當(dāng)前關(guān)注的主要有：超高效柔性薄膜太陽(yáng)電池及輕質(zhì)方陣技術(shù)、高比能量?jī)?chǔ)能電池技術(shù)、先進(jìn)光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、輕質(zhì)高效電源控制系統(tǒng)技術(shù)、高比能量氫氧燃料電池技術(shù)、固體氧化物燃料電池技術(shù)。
儲(chǔ)能電池方面，總體來(lái)看，需要解決電池、電池組的臨近空間環(huán)境適應(yīng)性問(wèn)題及熱控管理問(wèn)題。
3.臨近空間高效電推進(jìn)系統(tǒng)
高效率高功率密度高可靠性電機(jī)系統(tǒng)技術(shù)。低臨近空間飛行環(huán)境對(duì)電機(jī)裝置的性能需求是：
①兼?zhèn)涓咝省⒏吖β拭芏?、高可靠性、高穩(wěn)定性;
②長(zhǎng)期額定點(diǎn)工作，短時(shí)過(guò)載;
③具備低氣壓穩(wěn)定潤(rùn)滑性能;
④具備低溫及高低溫/熱循環(huán)效應(yīng)下的散熱與溫控能力;
⑤抗腐蝕，抗氧化，抗紫外輻射。
其中存在很多設(shè)計(jì)矛盾，如電機(jī)的高效率和高功率密度，需要深入攻關(guān)。
4.臨近空間太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)飛行控制技術(shù)
臨近空間太陽(yáng)能飛機(jī)的飛行控制系統(tǒng)兼具航空器的系統(tǒng)組成形式和航天器的長(zhǎng)時(shí)間工作、高可靠性、可重構(gòu)的技術(shù)要求。低臨近空間特殊的大氣環(huán)境也對(duì)系統(tǒng)部件提出了不同以往的環(huán)境適應(yīng)性要求。當(dāng)前各研究機(jī)構(gòu)相繼開(kāi)展了分布式作動(dòng)器的組合控制技術(shù)和氣彈耦合控制律設(shè)計(jì)的研究，后續(xù)還需要大量的仿真平臺(tái)和實(shí)飛驗(yàn)證。
除此之外，飛控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須考慮大展弦比柔性機(jī)翼的控制和響應(yīng)問(wèn)題，這是不同于傳統(tǒng)固定翼飛行器的控制特性，直接影響飛行安全和載荷性能發(fā)揮。尤其在當(dāng)前的能源技術(shù)水平下，在某些特定的緯度和時(shí)間跨晝夜飛行，可能需要周期性地往復(fù)穿越對(duì)流層頂，飛行力學(xué)的氣動(dòng)彈性響應(yīng)問(wèn)題是不可回避的。
這樣的太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)與陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)相比較有什么區(qū)別嗎?
“陽(yáng)光動(dòng)力”太陽(yáng)能飛機(jī)旨在有人破紀(jì)錄飛行，需要搭載人員，安裝儀表顯示和操縱機(jī)構(gòu);為支持長(zhǎng)時(shí)間載人飛行，還要配備必要的生命支持系統(tǒng)，包括保溫飛行服、頭盔、氧氣面罩、人體監(jiān)測(cè)裝置、食物、支持休息和容納排泄物的座椅、降落傘和救生筏等，其總載重在100公斤上下，這對(duì)于太陽(yáng)能飛機(jī)來(lái)說(shuō)已經(jīng)是一個(gè)不小的負(fù)擔(dān)，再想上氣密艙和空氣調(diào)節(jié)這種配置不論從重量還是能源來(lái)說(shuō)都無(wú)能為力了，因此該飛機(jī)僅能夠在中空飛行，設(shè)計(jì)巡航高度范圍在1500m~8500m，白天利用太陽(yáng)能高飛，夜間低飛節(jié)約蓄電池能耗。而中空飛行最大的麻煩在于克服對(duì)流層的風(fēng)環(huán)境，為此陽(yáng)光動(dòng)力系列太陽(yáng)能飛機(jī)的主要設(shè)計(jì)思想是提高翼載(飛行重量與機(jī)翼面積之比)，增加飛行速度和結(jié)構(gòu)剛度，從而提高抗風(fēng)能力。即便如此，相對(duì)于中空較惡劣的風(fēng)場(chǎng)環(huán)境，其抗風(fēng)能力仍然是非常有限的。
相比于陽(yáng)光動(dòng)力號(hào)，國(guó)際上面向未來(lái)實(shí)用需求而發(fā)展的太陽(yáng)能飛機(jī)主要是太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)，其飛行高度更高，達(dá)到或接近臨近空間的底層(20km上下)?？吹竭@里，可能就會(huì)有朋友說(shuō)了，太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)不管飛多高都不用考慮飛行員的感受，而且還省去了機(jī)艙內(nèi)復(fù)雜的操作系統(tǒng)和人員生活保障系統(tǒng)，看來(lái)太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)要比有人機(jī)簡(jiǎn)單得多呀。
其實(shí)不然，同樣一架太陽(yáng)能飛機(jī)，飛行高度越高，其推進(jìn)需用功率越大，與可用太陽(yáng)能輸出功率的矛盾更加突出，對(duì)于光伏吸收和推進(jìn)系統(tǒng)效率、機(jī)體結(jié)構(gòu)與蓄電池組的輕質(zhì)化等要求也就更高。因此，研發(fā)太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)，除了省去了乘員帶來(lái)的一系列保障措施外，對(duì)飛機(jī)平臺(tái)的技術(shù)水平要求實(shí)際上比有人的太陽(yáng)能飛機(jī)更高。
即將在今年上市的10款最酷無(wú)人機(jī)盤(pán)點(diǎn)
無(wú)人機(jī)是一種時(shí)下流行的高科技玩具，它們集成了大量先進(jìn)傳感器、1080P全高清甚至是4K超清攝像頭，可通過(guò)手機(jī)連接觀看實(shí)時(shí)錄像，甚至還有一些高端機(jī)型內(nèi)置了GPS及自動(dòng)返航功能，非常先進(jìn)。如果你想體驗(yàn)一下航拍體驗(yàn)，不妨看看下面幾款即將上市的新型無(wú)人機(jī)。
DJIPhantom系列無(wú)人機(jī)擁有很高的知名度，第三代產(chǎn)品擁有兩個(gè)版本，分別為1080P及4K攝像頭版。雖然它的外形設(shè)計(jì)看上去與前作很相似，但集成了新的傳感器，能夠在失去GPS信號(hào)時(shí)原地徘徊等待援助，另外還支持720P分辨率的實(shí)時(shí)流媒體視頻，以及其他細(xì)微改進(jìn)，而該機(jī)目前已經(jīng)上市。參考價(jià)格：約6200元起
3DRoboticsSolo的特色在于兼容GoPro運(yùn)動(dòng)相機(jī)，機(jī)身?yè)碛须妱?dòng)三軸穩(wěn)定系統(tǒng)，并且可以在飛行時(shí)控制GoPro相機(jī)，并通過(guò)低延遲的高清串流技術(shù)在移動(dòng)設(shè)備上實(shí)時(shí)播放。3DRoboticsSolo將于6月正式發(fā)售。參考價(jià)格：約6120元起
CyPhyLVL1是一款任何人都能夠輕松駕駛的無(wú)人機(jī)，可通過(guò)移動(dòng)設(shè)備的觸摸屏進(jìn)行簡(jiǎn)單的滑動(dòng)操作，另外它也支持完全自主的飛行功能。另外，該機(jī)還可支持索尼等運(yùn)動(dòng)相機(jī)，實(shí)現(xiàn)高清視頻拍攝。CyPhyLVL1計(jì)劃將于今年內(nèi)發(fā)售。參考價(jià)格：約3070元
Sprite是一款造型非常獨(dú)特的無(wú)人機(jī)，基于3D打印技術(shù)，體積小巧、螺旋槳可以折疊收納，能夠輕松放在包包里。另外，它也兼容GoPro等品牌的運(yùn)動(dòng)相機(jī)，可實(shí)現(xiàn)方便的航拍體驗(yàn)。至于上市時(shí)間，則為今年12月。參考價(jià)格：約4960元
LilyCamera無(wú)人機(jī)內(nèi)置了先進(jìn)的GPS功能，可以通過(guò)GPS和相機(jī)追蹤功能跟蹤用戶，只要將其扔向空中，就能夠迅速找到平衡、并追蹤用戶進(jìn)行拍攝。另外，它還支持防水功能，意味著也可在水中使用。目前，LilyCamera尚處集資狀態(tài)，預(yù)購(gòu)活動(dòng)將持續(xù)到6月15日。參考價(jià)格：約3010元
HubsanX4Pro是一款小巧的無(wú)人機(jī)，內(nèi)置全高清攝像頭，并通過(guò)Android設(shè)備實(shí)現(xiàn)無(wú)線控制。另外，它還具有自動(dòng)返回、安全降落等功能，可玩性還是很高的。這款無(wú)人機(jī)將于本月開(kāi)始發(fā)貨。參考價(jià)格：約8056元
Zano是一款手掌大小的四軸無(wú)人機(jī)，重量?jī)H有55克，非常小巧可人。它可以通過(guò)智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，并且避開(kāi)障礙物、在控制停留，同時(shí)還內(nèi)置了高清攝像頭，實(shí)現(xiàn)拍攝需求。Zano將在7月展開(kāi)預(yù)購(gòu)，并向早期眾籌支持者發(fā)貨。參考價(jià)格：約1643元
Hexo+也是另一個(gè)發(fā)跡于眾籌平臺(tái)的成功案例，能夠完全自主飛行并追蹤跟隨用戶，時(shí)速高達(dá)45公里。通過(guò)手機(jī)應(yīng)用程序，不僅能夠控制Hexo+飛行，還可以安裝GoPro等品牌的運(yùn)動(dòng)相機(jī)，通過(guò)吊臂進(jìn)行360度的運(yùn)動(dòng)拍攝。Hexo+無(wú)人機(jī)預(yù)計(jì)將于今年9月正式發(fā)售。參考價(jià)格：約8050元
EhangGhost是一款主打自主飛行、跟蹤拍攝的無(wú)人機(jī)，整體造型小巧前衛(wèi)，并擁有4K攝像頭版本，支持iOS及Android設(shè)備，將于今年年內(nèi)上市。參考價(jià)格：約4525元
ParrotBebop是AR.Drone系列的續(xù)作，擁有全新的外形設(shè)計(jì)，并內(nèi)置了1400萬(wàn)像素的攝像頭，可拍攝1080P全高清視頻甚至是RAW無(wú)損格式的照片。除了使用手機(jī)控制，ParrotBebop還擁有專業(yè)的控制器，實(shí)現(xiàn)更好的操作性。目前，ParrotBebop已經(jīng)上市，是一款整體性價(jià)比不俗的無(wú)人機(jī)。參考價(jià)格：約3010元
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