我們打造了一架超大號無人機(jī)，而且是太陽能的！

近日，由航空工業(yè)一飛院設(shè)計(jì)研發(fā)的20米翼展“啟明星”太陽能無人機(jī)大尺寸技術(shù)驗(yàn)證機(jī)完成首飛，這是繼該機(jī)10米翼展技術(shù)驗(yàn)證機(jī)完成長航時試飛驗(yàn)證之后的又一突破。

“啟明星”太陽能無人機(jī)

20米翼展技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，具有20000米以上巡航高度和連續(xù)留空飛行能力，全機(jī)采用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，利用太陽能作為動力，可進(jìn)行超長航時全天候飛行，在環(huán)境監(jiān)測、局部通信、海事活動等領(lǐng)域有著非常巨大的市場前景。

作為進(jìn)軍長航時無人機(jī)領(lǐng)域的重點(diǎn)項(xiàng)目，“啟明星”依托航空工業(yè)在大型飛機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的雄厚基礎(chǔ)和優(yōu)勢資源，早在2016年就成功研制了10米翼展技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，通過近兩年對高效氣動布局、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)和能源綜合管理系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的深化驗(yàn)證，以及自主飛行、全系統(tǒng)驗(yàn)證試飛、長航時試飛等試飛科目持續(xù)開展，于2018年9月實(shí)現(xiàn)了長航時連續(xù)飛行。

太陽能無人機(jī)≠無人機(jī)+太陽能電池板

太陽能無人機(jī)是以太陽輻射為能源，結(jié)合蓄電池，實(shí)現(xiàn)高空長航時飛行的飛行器。在白天，太陽輻射通過太陽能電池板轉(zhuǎn)換為電能，一部分用于飛行，一部分儲存在蓄電池中；在夜間，通過蓄電池釋放的電能繼續(xù)驅(qū)動飛機(jī)飛行，依次往復(fù)，就能實(shí)現(xiàn)不間斷的飛行。

雖說，太陽能無人機(jī)上所使用到的太陽能電池板，原理上與日常民用的普通太陽能電池板一樣。

但這并不意味著，太陽能無人機(jī)的研發(fā)會難度小了些，并非是簡單的“無人機(jī)”+“太陽能電池板”。

因?yàn)橐獫M足更高的轉(zhuǎn)換效率、曲面鋪設(shè)、超輕密度、跨高低溫工況等特殊需求，太陽能無人機(jī)上的太陽能電池板要有著更高的性能要求，從設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)多方面都需要攻克一系列新的工程技術(shù)問題。包括說，太陽能無人機(jī)上的蓄電池也同樣如此，要能量密度更高、環(huán)境要求更高、可靠性要求更高，這同樣都需要科研人員進(jìn)行大量的技術(shù)攻關(guān)。

太陽能無人機(jī)的總體設(shè)計(jì)還要解決：布局形式、太陽能電池板鋪設(shè)、蓄電池布置、電機(jī)和螺旋槳的推進(jìn)效率、任務(wù)載荷、如何減小飛行阻力、如何更平穩(wěn)飛行以及航跡規(guī)劃等方面的一個又一個技術(shù)新挑戰(zhàn)。不僅如此，太陽能無人機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要很輕又要很結(jié)實(shí)，那么，在制造環(huán)節(jié)上如何制造出如此大尺寸的復(fù)合材料機(jī)體？

▲今年7月完成總裝的“啟明星”太陽能無人機(jī)

“啟明星”的超輕結(jié)構(gòu)正是關(guān)鍵技術(shù)之一。航空工業(yè)一飛院在超輕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面取得重大突破，滿足了幾乎不可能實(shí)現(xiàn)的重量指標(biāo)。比如超輕機(jī)翼結(jié)構(gòu)，翼展20米，弦長1.1米，與機(jī)身、短艙、起落架都有重要連接接頭，但總重量僅18.9千克，一個成年人就可以輕松舉起一副20米的機(jī)翼。

馭光飛行

大尺度、高裝載、長航時

太陽能無人機(jī)

▲“啟明星”太陽能無人機(jī)10米翼展技術(shù)驗(yàn)證機(jī)試飛

通過大尺寸（20米翼展）技術(shù)驗(yàn)證機(jī)的研制和首飛，開展大量的地面試驗(yàn)和風(fēng)洞試驗(yàn)，設(shè)計(jì)制造不同尺寸的縮比驗(yàn)證機(jī)對設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)一步掌握了大型太陽能無人機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和飛行驗(yàn)證關(guān)鍵技術(shù)，建立了科學(xué)完備的設(shè)計(jì)、計(jì)算和試驗(yàn)方法，獲得大量的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和飛行數(shù)據(jù)，為后續(xù)大型全尺寸太陽能無人機(jī)研發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

“啟明星”太陽能無人機(jī)，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，其綜合性能達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，是航空工業(yè)在大型無人機(jī)研制領(lǐng)域部署研發(fā)的重要創(chuàng)新成果，填補(bǔ)了航空工業(yè)在大型太陽能無人機(jī)研制領(lǐng)域的研究空白。后續(xù)，航空工業(yè)將以“啟明星”為基礎(chǔ)，持續(xù)深化該領(lǐng)域的相關(guān)研究，向研發(fā)大尺度、高裝載和長航時的先進(jìn)太陽能無人機(jī)方向大步邁進(jìn)。