记者:当下,大家对无人机用途还是比较熟悉的,民用无人机可以用于航拍、减灾防灾、电力巡逻等,军用无人机可以用于电子干扰、侦查监视、对地攻击等。那么,临近空间太阳能无人机有什么用途?
石文:临近空间太阳能无人机长航时、运行低成本这两大优势是常规长航时无人机无法比拟的,它可以大范围、长时间留在空中,特别适合执行像海洋监视、地面交通管制等任务。临近空间太阳能无人机可以作为“大气层卫星”,具备低轨道卫星的一些功能。太阳能无人机飞行高度比一般飞机高,续航时间长,在局部形成持续的监视、信息中继能力。与卫星的周期性访问相比,太阳能无人机可实现区域持久驻留,其执行监视任务的时间/空间分辨率更高,区域通信能力更强,且起降场地简单,发射及运行成本更低。
具体来讲,在民用方面,太阳能无人飞行器可以完成灾害监测、边境巡逻、空中和地面交通管理、通讯中继等任务。可以向信号覆盖地区提供电视和电信服务,以较低的成本代替通信卫星的功能。在发生地震、洪灾或森林火灾时,替代中断的通信,保持受灾地区与外界的联络。应用前景还是非常广阔的。
记者:此前,有美国媒体报道称,太阳能无人机可以用于中继通信、目标指示等军用用途,是打航母的给力帮手。这种说法靠谱吗?太阳能无人机有没有军用的潜力?
石文:太阳能无人机是一个飞机平台,它上面使用什么载荷,用于什么领域由客户决定。这和我们家里面的菜刀一样,我们主要还是用于切菜,但是有些人把它当武器、凶器,也是取决于用户。
理论上,太阳能无人机可以搭载一些特殊的载荷用于国家安全领域。美国国防部高级研究计划局(DAPRA)就在研制名为“秃鹰”的临近空间太阳能无人机,目的是为美军提供持久的情报、监视、侦察和通信中继能力。
实用化为下一步发展方向
记者:这次成功使中国成为继英、美之后,第三个掌握临近空间太阳能无人机技术的国家。看来,掌握这一技术的国家屈指可数,研制临近空间太阳能无人机要掌握哪些关键技术?
石文:临近空间太阳能无人机技术还是挺复杂的,需要掌握总体优化设计、动力技术、能源系统综合管理与集成技术、超轻质结构的设计与制造等多个关键技术。
我们航天十一院自“十五”起,开始了太阳能无人机领域的研究。至今已经历了平台概念研究及小型验证机研制、关键技术研究和方案论证、结构样机试制和试验、技术验证机低空试飞等阶段。经过十余年坚持不懈的努力,太阳能无人机团队解决了总体、气动、结构、飞行控制、能源动力高效应用等关键技术难题,初步建立了太阳能飞行器的设计和试验方法。
记者:国外太阳能无人机发展情况怎么样?与他们相比,彩虹太阳能无人机在技术上处于什么水平?
石文:临近空间太阳能无人机研究最早的国家是美国。美国在太阳能飞机方面的探索可追溯到20 世纪70 年代初,1974 年11 月4 日世界上第一架用太阳能驱动的“Sunrise I”在加州试飞成功。现在,美国国家航天局、美国国防部高级研究计划局及一些私营公司都已研制出临近空间太阳能无人机,技术水平走在世界前列。
英国也在积极研制太阳能无人机。英国奎奈蒂克公司的Zephyr太阳能无人机计划始于2001年,任务为监视、通信和野战部队快速投放提供一个持久耐用,稳定,高海拔的平台。2007年7月Zephyr在空中飞行时间达到了54小时,飞行高度15公里,打破了2001年“全球鹰”无人侦察机创造的30多个小时的飞行纪录。
彩虹太阳能无人机是目前我国研制的尺寸最大、续航时间最长的临近空间无人机,核心关键技术和设备已经全部实现国产化。该机载重能力不亚于美国同类太阳能无人机,它的诞生标志我国临近空间太阳能无人机技术已经跻身世界先进水平。在此基础之上,很快大型高性能实用化的太阳能无人机将会翱翔于天空。
记者:大家知道,太阳对于人类来说是取之不尽、用之不竭的能源。那太阳能无人机是不是会在未来取代那些采用石化燃料的常规无人机?
石文:太阳能无人机有很多优点,但也不是完美无瑕,并不是什么“活”都可以干。比如它飞行速度慢这一特点就不适合执行对反应速度要求高的任务,这些任务适合由超声速无人机去执行。此外,太阳能无人机载重能力比较小,与那些动辄载重上吨的无人机相比,它的劣势就体现出来了。未来,太阳能无人机和采用石燃料的常规无人机会并行发展,太阳能无人机不会取代现有的常规动力无人机。
记者:这次成功之后,彩虹太阳能无人机接下来向什么方向发展?
石文:这次首飞的彩虹太阳能无人机是一个试验平台,接下来,我们会做更多的试验,进一步验证临近空间太阳能无人机的相关技术。彩虹太阳能无人机下一步发展最关键的地方是实用化,也就是说成为一种能“干活”的无人机。国外预测,未来3-5年,临近空间太阳能无人机将实现实用化,我们也在加紧努力,早日让彩虹太阳能无人机进入实用阶段,造福于民。