中国最大太阳能无人机突然曝光引轰动

        说起太阳能飞机，可能大家第一反应就是前几天在国内引起不小轰动的“阳光动力2号”，不管是新闻联播还是QQ弹窗，都有关于它的新闻，一些网站及论坛也纷纷发布关于它的长篇报道及科普贴，真可谓是铺天盖地。相比之下，5月22日的新闻联播中一条55秒的新闻也许并没有引起大家的注意，但是这条新闻第一次向公众解密了我国最大的太阳能无人机——新型彩虹无人机。这条以《创新驱动·无人机：塑造“中国制造”新形象》的报道介绍了由中国航天空气动力技术研究院自主研发的彩虹系列太阳能无人机，指出了其研制目的和结构优势，同时指出，“这意味着我国成为世界上除了美国之外，第二个能够研制超长航时太阳能无人机的国家。”其实新型彩虹无人机试飞成功的消息之前也被报道过。

        彩虹系列无人机是由哪家单位研制的呢?

        彩虹系列无人机的研制单位是中国航天科技集团公司下属中国航天空气动力技术研究院。

        太阳能无人机与普通固定翼飞机有什么区别吗?

        可能有的朋友要问了，像747这样的大型客机，在生活中是很常见的，那么太阳能飞机和大型有人机相比，有什么区别吗?

        由于太阳能无人飞行器总体设计技术在国内外尚未形成成熟的设计体系，而其采用的新能源技术、柔性结构及低翼载、低雷诺数及大空域等特点使其技术和工程设计上都有别于常规的固定翼无人机。

        大型太阳能无人机研制过程中存在哪些问题呢?

        1. 低翼载、柔性结构、机翼表面铺设太阳电池使得结构、气动、能源三者之间影响较大;

        2. 气弹设计技术、机翼结构与太阳电池阵轻质一体化设计技术亟待实质性突破;

        3. 低雷诺数气动特性、飞行控制策略和应急预案、电推进系统匹配、无人机整个系统的集成性能需要持续摸索和验证;

        4. 新材料应用、结构关键部件制造、大尺度结构设计技术需要进一步检验。

        太阳能无人机在今后的研究过程中，还有哪些方面是需要进一步深入研究的?

        1.平台综合技术

        从总体设计层面，需要深入研究的问题有：

        ①深化飞行平台与任务载荷或能源一体化综合优化方法研究，扩大可飞期范围;继续挖掘气动潜力，提高升阻比，增大续航能力;

        ②降低结构重量系数，抑制气动弹性变形;

        ③提高能源、推进、电气、载荷等总体匹配效率。

        2.高效高能量密度太阳能及储能能源系统

        该领域是制约太阳能无人机性能水平的关键领域，因此需要大量地关注新兴技术，当前关注的主要有：超高效柔性薄膜太阳电池及轻质方阵技术、高比能量储能电池技术、先进光电转换技术、轻质高效电源控制系统技术、高比能量氢氧燃料电池技术、固体氧化物燃料电池技术。

        储能电池方面，总体来看，需要解决电池、电池组的临近空间环境适应性问题及热控管理问题。

        3.临近空间高效电推进系统

        高效率高功率密度高可靠性电机系统技术。低临近空间飞行环境对电机装置的性能需求是：

        ①兼备高效率、高功率密度、高可靠性、高稳定性;

        ②长期额定点工作，短时过载;

        ③具备低气压稳定润滑性能;

        ④具备低温及高低温/热循环效应下的散热与温控能力;

        ⑤抗腐蚀，抗氧化，抗紫外辐射。

        其中存在很多设计矛盾，如电机的高效率和高功率密度，需要深入攻关。

        4.临近空间太阳能无人机飞行控制技术

        临近空间太阳能飞机的飞行控制系统兼具航空器的系统组成形式和航天器的长时间工作、高可靠性、可重构的技术要求。低临近空间特殊的大气环境也对系统部件提出了不同以往的环境适应性要求。当前各研究机构相继开展了分布式作动器的组合控制技术和气弹耦合控制律设计的研究，后续还需要大量的仿真平台和实飞验证。

        除此之外，飞控系统的设计必须考虑大展弦比柔性机翼的控制和响应问题，这是不同于传统固定翼飞行器的控制特性，直接影响飞行安全和载荷性能发挥。尤其在当前的能源技术水平下，在某些特定的纬度和时间跨昼夜飞行，可能需要周期性地往复穿越对流层顶，飞行力学的气动弹性响应问题是不可回避的。

        这样的太阳能无人机与阳光动力2号相比较有什么区别吗?

        “阳光动力”太阳能飞机旨在有人破纪录飞行，需要搭载人员，安装仪表显示和操纵机构;为支持长时间载人飞行，还要配备必要的生命支持系统，包括保温飞行服、头盔、氧气面罩、人体监测装置、食物、支持休息和容纳排泄物的座椅、降落伞和救生筏等，其总载重在100公斤上下，这对于太阳能飞机来说已经是一个不小的负担，再想上气密舱和空气调节这种配置不论从重量还是能源来说都无能为力了，因此该飞机仅能够在中空飞行，设计巡航高度范围在1500m~8500m，白天利用太阳能高飞，夜间低飞节约蓄电池能耗。而中空飞行最大的麻烦在于克服对流层的风环境，为此阳光动力系列太阳能飞机的主要设计思想是提高翼载(飞行重量与机翼面积之比)，增加飞行速度和结构刚度，从而提高抗风能力。即便如此，相对于中空较恶劣的风场环境，其抗风能力仍然是非常有限的。

        相比于阳光动力号，国际上面向未来实用需求而发展的太阳能飞机主要是太阳能无人机，其飞行高度更高，达到或接近临近空间的底层(20km上下)。看到这里，可能就会有朋友说了，太阳能无人机不管飞多高都不用考虑飞行员的感受，而且还省去了机舱内复杂的操作系统和人员生活保障系统，看来太阳能无人机要比有人机简单得多呀。

        其实不然，同样一架太阳能飞机，飞行高度越高，其推进需用功率越大，与可用太阳能输出功率的矛盾更加突出，对于光伏吸收和推进系统效率、机体结构与蓄电池组的轻质化等要求也就更高。因此，研发太阳能无人机，除了省去了乘员带来的一系列保障措施外，对飞机平台的技术水平要求实际上比有人的太阳能飞机更高。

        即将在今年上市的10款最酷无人机盘点

        无人机是一种时下流行的高科技玩具，它们集成了大量先进传感器、1080P全高清甚至是4K超清摄像头，可通过手机连接观看实时录像，甚至还有一些高端机型内置了GPS及自动返航功能，非常先进。如果你想体验一下航拍体验，不妨看看下面几款即将上市的新型无人机。

        DJIPhantom系列无人机拥有很高的知名度，第三代产品拥有两个版本，分别为1080P及4K摄像头版。虽然它的外形设计看上去与前作很相似，但集成了新的传感器，能够在失去GPS信号时原地徘徊等待援助，另外还支持720P分辨率的实时流媒体视频，以及其他细微改进，而该机目前已经上市。参考价格：约6200元起

        3DRoboticsSolo的特色在于兼容GoPro运动相机，机身拥有电动三轴稳定系统，并且可以在飞行时控制GoPro相机，并通过低延迟的高清串流技术在移动设备上实时播放。3DRoboticsSolo将于6月正式发售。参考价格：约6120元起

        CyPhyLVL1是一款任何人都能够轻松驾驶的无人机，可通过移动设备的触摸屏进行简单的滑动操作，另外它也支持完全自主的飞行功能。另外，该机还可支持索尼等运动相机，实现高清视频拍摄。CyPhyLVL1计划将于今年内发售。参考价格：约3070元

        Sprite是一款造型非常独特的无人机，基于3D打印技术，体积小巧、螺旋桨可以折叠收纳，能够轻松放在包包里。另外，它也兼容GoPro等品牌的运动相机，可实现方便的航拍体验。至于上市时间，则为今年12月。参考价格：约4960元

        LilyCamera无人机内置了先进的GPS功能，可以通过GPS和相机追踪功能跟踪用户，只要将其扔向空中，就能够迅速找到平衡、并追踪用户进行拍摄。另外，它还支持防水功能，意味着也可在水中使用。目前，LilyCamera尚处集资状态，预购活动将持续到6月15日。参考价格：约3010元

        HubsanX4Pro是一款小巧的无人机，内置全高清摄像头，并通过Android设备实现无线控制。另外，它还具有自动返回、安全降落等功能，可玩性还是很高的。这款无人机将于本月开始发货。参考价格：约8056元

        Zano是一款手掌大小的四轴无人机，重量仅有55克，非常小巧可人。它可以通过智能手机实现控制，并且避开障碍物、在控制停留，同时还内置了高清摄像头，实现拍摄需求。Zano将在7月展开预购，并向早期众筹支持者发货。参考价格：约1643元

        Hexo+也是另一个发迹于众筹平台的成功案例，能够完全自主飞行并追踪跟随用户，时速高达45公里。通过手机应用程序，不仅能够控制Hexo+飞行，还可以安装GoPro等品牌的运动相机，通过吊臂进行360度的运动拍摄。Hexo+无人机预计将于今年9月正式发售。参考价格：约8050元

        EhangGhost是一款主打自主飞行、跟踪拍摄的无人机，整体造型小巧前卫，并拥有4K摄像头版本，支持iOS及Android设备，将于今年年内上市。参考价格：约4525元

        ParrotBebop是AR.Drone系列的续作，拥有全新的外形设计，并内置了1400万像素的摄像头，可拍摄1080P全高清视频甚至是RAW无损格式的照片。除了使用手机控制，ParrotBebop还拥有专业的控制器，实现更好的操作性。目前，ParrotBebop已经上市，是一款整体性价比不俗的无人机。参考价格：约3010元