航空工业打造超大号太阳能无人机书包

我们打造了一架超大号无人机，而且是太阳能的！

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。

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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