中國首個臨近空間太陽能無人機試飛成功

翼展45米、表面布滿太陽能電池板，外形「科幻」；未來一次飛行可達數月甚至數年，具備「准衛星」特徵；可充當「空中移動WIFI」基站、高空實時監視定位，應用前景廣闊……近日，彩虹太陽能無人機成功完成2萬米以上高空飛行試驗，這使成為繼美、英之後，第三個掌握臨近空間太陽能無人機技術的國家。

具備完全獨立自主知識產權的太陽能無人機「一飛衝天」，有望成為「智造」的又一經典之作。

超高空、長航時、易保障——「彩虹」攀上高空

最近，西北某機場，天氣晴朗，翼展達45米的彩虹太陽能無人機沿跑道緩緩滑出，並平穩飛離跑道，逐步攀升到2萬米的臨近空間。在逾15小時的飛行過程中，無人機飛行狀態平穩、姿態可控，有條不紊地按設計航跡飛行，最終實現平穩降落，試飛取得圓滿成功。

載重能力超過國外同類型無人機、關鍵技術實現國產化、在軍民領域有廣泛應用前景……作為「智造」的最新成果，彩虹太陽能無人機憑藉超高空、長航時、易保障三大「法寶」，邁向世界先進水平。

1917年英國人研製成功了世界上第一架無人機，自此拉開了全球無人機發展和創新的序幕。時至今日，太陽能飛機已經成為世界航空科學發展的前沿，是世界各國技術和產業競爭的重要領域，發展方興未艾，成果迭出，競爭也很激烈。

臨近空間太陽能無人機（Near Space Solar Unmanned Aerial Vehicle）是以太陽能為能量來源、飛行高度20000m 以上的電動無人飛行器。其主要特點是：飛行高度高，位於大氣平流層頂端，巡航作業不受天氣和大氣上下對流的影響；留空時間長，可進行長達數天甚至於數月、數年不間斷飛行，作業覆蓋區域廣；可重複使用，可根據需要隨時降落進行維修或更換有效載荷；效費比高，但其費用遠低於在軌衛星；作業使用靈活，既可在指定區域長時間盤桓飛行作業，也可根據需要改變飛行航線以調整作業區域或遠程自主航線作業；生存能力較強，其飛行高度超過一般戰鬥機和一般地面防空導彈的攻擊范圍，不易受到攻擊。

臨近空間太陽能無人機因其突出的優勢而應用前景十分廣闊。在民用領域，可進行臨近空間大氣研究、天氣預報、環境及災害監測、交通管制監測、互聯網服務和電視服務等；在軍用領域，可用於國界巡邏、戰區偵察監視、通信中繼、電子對抗等。不管是在軍用領域還是在民用領域，臨近空間太陽能無人機都有廣闊的應用前景，被喻為「大氣層衛星」。

太陽能飛機/ 臨近空間超長航時太陽能無人機研究情況從事太陽能飛機、臨近空間太陽能無人機研究最早的國家是美國。美國在太陽能飛機方面的探索可追溯到20 世紀70 年代初，1974 年11 月4 日世界上第一架用太陽能驅動的「Sunrise I」在加州試飛成功，隨後於1977 年又發展了「Gossamer Condor」，1979 年研製成功了「Gossamer Albatross」，1980 年推出了「Gossamer Penguin」和「Solar Challenger」等。作為當今太陽能飛機發展的領先國家，2007年英國「微風」無人機在空中飛行時間達到54小時，飛行高度超過1.5萬米。

近年來，瑞士著名探險家皮卡德聯合洛桑聯邦理工學院（EPFL）招募90 多名各領域頂尖專家成立了陽光動力核心技術團隊，歷時13 年耗資1.6 億瑞士法郎（約1.6億美元）建成了具備環球飛行能力的「陽光動力2 號」太陽能飛機，其飛行高度1500~8500m。因該飛機只能在中空飛行，受大氣紊流影響較大，飛行安全性低，而且不具備真正意義上的長時間晝夜飛行能力，因此發展應用前景有限。

太陽能飛機作為全世界競相研發的飛行器，各國之所以願意投入巨資和人才資源，除了其擁有廣闊的應用前景之外，還在於作為前沿科技產品，其技術和產業集成帶動能力相當強大。

彩虹起點高，一「出生」就站上了航空前沿

「彩虹起點高，一『出生』就站上了航空前沿。」通過彩虹太陽能無人機這一創新產品，技術團隊解決了總體、氣動、飛行控制、能源動力高效應用等關鍵技術難題。

航天科技集團公司第十一研究院是彩虹太陽能無人機的研製單位，其下屬的彩虹無人機科技有限公司副總工程師賈永清說，航空技術發展最忌「一出生，就落後」。彩虹太陽能無人機雖是從「一張白紙」起步的，但一開始就向世界最先進水平看齊。

任何科研進步都不是一帆風順的。在2013-2014年間，彩虹太陽能無人機研製也曾遇到巨大挑戰：飛機在低空強紊流飛行時經常「上躥下跳、左搖右晃」。為了解決這個問題，研製團隊艱難攻關，在理論和工程層面，歷時一年多，解決了無人機在複雜氣象條件下精確控制的問題，不但讓飛機飛了起來，還飛得穩、飛得高。

「同時，相關科研人員還通過實施無人機平台概念研究及小型驗證機研製、關鍵技術研究和方案論證，40餘米翼展大尺度技術驗證機低空及高空飛行試驗等，逐步建立完善了太陽能飛機的設計和試驗方案 。」賈永清說。

「依託彩虹太陽能無人機等項目的帶動，並配套研發高強度輕質石墨烯新材料、新型太陽能電池、新型儲能手段等技術和產品，有助於進一步推動航空產業的發展。」石文說，未來太陽能無人機還將向超高空、超長航時、大型化、實用化方向發展，前景值得期待。

數據中繼、高空監視、應急通信……「彩虹」未來前景廣闊

科技的進步，最終目的是要服務人類。只有找准應用市場，才有持續發展的基礎和潛力。類似彩虹太陽能無人機這樣的創新產品，「瞄準」了經濟社會發展應用需求，能提供多功能的技術服務和產品。

根據發展規劃，彩虹太陽能無人機未來將具備「准衛星」的特徵，作為空中平台，提供持久的數據中繼和4G/5G通信，部分替代通信衛星功能，實現區域全覆蓋的不間斷態勢感知、中繼通信服務。

例如，彩虹太陽能無人機一大應用前景，就是可以建設「空中移動WIFI」基站，為偏遠地區或海島提供較為便捷、廉價和響應迅速的移動通信和互聯網接入服務，避免傳統光纖或微波傳輸的巨大建設、使用和維護成本，降低信息化門檻。

「從經濟社會發展廣泛的領域而言，太陽能無人機服務領域還可以拓展到森林資源普查、農業普查、防洪防汛的監測預報、重大地質災害的實時評估與救援等。」石文說，在發生地震、洪災或森林火災時，還可替代中斷的通信，保持受災地區與外界的聯絡。

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