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。在軍用領域,可用于國界巡邏、戰區偵察監視、通信中繼、電子對抗等。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。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”。下面對全球研發超長航時太陽能無人機的重點企業進行介紹。
Airbus (QinetiQ)
空客公司子公司Astrium自2008年起就一直致力于High Altitude Pseudo Satellites (HAPS)項目的研發。2013年,Astrium收購了英國國防科技公司QinetiQ的Zephyr太陽能無人機研發項目。Zephyr太陽能無人機項目始于2001年,2010年QinetiQ完成了Zephyr 7的研發并進行了飛行試驗,并一舉打破了三項記錄:
Longest endurance flight for UAV (336hrs)
Highest altitude reached (18,805m)
Longest flight (23hrs, 47min)
2014年,空客收購Zephyr后繼續進行Zephyr 8的研發。
2016年,空客集團防務與空間公司發布了最新的兩款太陽能無人機產品,Zephyr S和Zephyr T。為彌補常規空基和天基平臺間的能力空白,英國國防部將在2017年對空客集團防務與空間公司的Zephyr-S無人機進行運行評估。翼展22.5米(82英尺)、可帶16磅(7.3千克)載荷的Zephyr-S無人機按設計可在最高2,1336米(7,0000英尺)的高度駐留達45天,提供持久情報或通信能力。英國已訂購3架這種手持發射、太陽能驅動的飛機,從而維持無限期的能力。
Zephyr T 于2016年6月亦首次成功試飛,可實現高空無間斷飛行,有望充當空中訊號發射站,比通訊衛星方案更便宜且方便。Zephyr T 無人機的機翼和機身上方鑲滿著太陽能板,單靠太陽能便可推動飛行;翼展長達 108 呎(33公尺),最多負重 44 磅(20公斤),全機總重量則在 300 磅(136公斤)以下。無人機最高可在 6.5 萬呎(19825公尺)高空飛行,是一般民航客機飛行高度的兩倍;同時,它又可低空飛行,以執行監察任務。
Boeing Phantom Works
波音對太陽能發電技術的研究可以追溯到1973年,這是在石油危機背景下,對替代能源需求增大的情況下開始的。 當時,公司已經對能夠大規模太陽能發電的衛星進行研究。
2010年,波音公司旗下著名的研發軍工產品研發團隊“鬼怪工廠”(Phantom Works)在美國國防部高級研究計劃局(DARPA)的委托下開始研制一款大型High Altitude, Long Endurance (HALE)太陽能動力無人駕駛偵察機,并命名為Solar Eagle (Vulture II)。這款該太陽能無人機設計獨特,翼展長達120米,相當于40層樓高,通過使用太陽能至少可以在同溫層(即平流層)飛行5年時間。Solar Eagle將有收集情報、通信、監視以及偵查功能。
Boeing SolarEagle Concept In Flight
Google (Titan Aerospace)
Google公司通過收購Titanic Aerospace公司開始進入太陽無人機領域。Titanic Aerospace公司一直從事HALE太陽能無人機的研制和生產,該公司的明星產品是Solara 50 和 Solara 60,翼展長達50米以上,這兩款無人機能夠在20000米的高度飛行超過5年,主要作為大氣衛星使用。
Solara 50無人機
Google公司的新項目SkyBender計劃通過空中的太陽能無人機傳輸5G網絡。Goolge在該項目中使用的是毫米波傳輸技術,毫米波的傳播速度是目前4G網絡速度的40倍。公司正在通過新型太陽能無人機Centaur和Solara 50無人機對相位排列產生的集中傳輸進行測試。
2015年,谷歌一架計劃作為提供互聯網服務平臺的大型太陽能無人機Solara 50,在新墨西哥州測試基地試飛時失敗墜毀。根據事故報告,這架 Solara 50 無人飛機因為遇上了突然的變速,機翼結構因此變形,導致不受控制地急轉。盡管原型無人機在試飛中墜毀,Google仍對太陽能無人機聯網計劃感到樂觀。除了太陽能無人機,Google還提出Project Loon 計劃,通過高空漂浮的氦氣球陣列建立一個空中無線網絡
Facebook (Ascenta)
除了谷歌,Facebook也曾試圖試圖收購Titan Aerospace,最終其收購了英國無人機公司Ascenta。Ascenta目前也在打造高空無人機,造價達2000萬美元。Facebook希望利用太陽能無人機,通過發射激光傳輸數據,為全球互聯網連接欠缺的部分地區提供網絡連接服務。
Facebook - connectivity lab - solar powered drone
2016年7月,Facebook宣布旗下太陽能無人機Aquila已成功完成首次試飛。原計劃飛行30分鐘,不過進展非常順利,就決定延長時間,共飛行了96分鐘。但還不能全面投入使用。
AeroVironment / NASA
AeroVironment公司是美國國防部的頂級小型無人機供應商。公司在1979年就研制了第一款太陽能動力試驗飛機——Gossamer Penguin。
Aerovironment - Gossamer Penguin
在NASA的ERAST(The Environmental Research Aircraft and Sensor Technology)項目的支持下,AeroVironment公司研發了NASA Pathfinder和Pathfinder Plus無人機。
Pathfinder-Plus on a flight over the Hawaiian island of N'ihau in 1998.
AeroVironment公司的Pathfinder Plus無人機成為后來的Centurion和Helios太陽能無人機的發展原型。
Pathfinder Plus (left) and Helios Prototype (right)
AeroVironment無人機發展路線圖
NASA / AeroVironment – Helios
Wing structure of Helios, AeroVironment
(來源:高端裝備發展研究中心)標簽:
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