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我国首架临近空间太阳能无人机试飞成功——中国电科18所再创新功

中国经济周刊—经济网讯 (记者 张伟) 翼展45米、表面布满太阳能电池;未来一次飞行可达数月甚至数年,具备“准卫星”特点;能够实现高空实时监视、监测、定位、空中移动Wi-Fi基站等,应用前景广阔……

前不久,我国彩虹太阳能无人机成功完成2万米以上高空飞行试验,这标志着我国成为继美、英之后,第三个掌握临近空间太阳能无人机技术的国家。

此次试飞成功,中国电子科技集团公司第18研究所(下称“中国电科18所”)研制的太阳能电源系统发挥了重要作用。

勇担“准太空加油重任”

临近空间,通常指距地面20公里~100公里的空域,处在传统的航空和航天空间之间。通俗地讲,即位于天空以上、太空以下的空域。

由于临近空间独特的地理位置,使其具有重要的战略价值。开发利用临近空间,将对拓展战略空间、维护国家安全、打赢现代战争、推动经济社会发展以及带动科技创新等方面,产生重大而深远的影响。

早在1980年,美国便将太阳能无人机项目列入国家计划,相继研制出“探路者”、“太阳神”等型号无人机。作为当今太阳能无人机技术领先国家,2007年英国试飞的“西风”无人机,空中飞行时间达到54个小时,飞行高度超过15000米。

我国在十五年前启动太阳能无人机项目时,面临着技术层面一片空白的现状。

在临近空间,太阳能无人机完全依靠“吸收”太阳能维持飞行,如果白天“吃不饱”,晚上就会“饿肚子”,“飞得远、飞得高”便是一纸空谈。能源问题是太阳能无人机研发过程中绕不过的“拦路虎”。

自2002年开始,中国电科18所便承担起了研制临近空间太阳能电源系统的重任。

同时配套太阳能无人机和平流层飞艇电源系统并成功完成临近空间飞行试验

中国电科18所,是我国化学与物理电源行业中成立最早、规模最大、专业覆盖面最广、开发能力最强、科技水平最高、产品类别最多、技术实力雄厚的综合性化学与物理电源研究所。

自1958年建所以来,中国电科18所全力以赴耕耘在化学与物理电源领域,呕心沥血、刻苦钻研,在电源系统方面做出了卓越的贡献。60年来,中国电科18所几代科技工作者,一直在踏踏实实地做一件事,就是在电源系统做好做尖,别人干不了的18所干。

60年来,中国电科18所先后研制和生产出50多个系列、1000多个品种规格的军用民用产品,累计取得各类成果2000余项,为我国第一颗卫星、第一颗原子弹、第一颗氢弹、第一条电动鱼雷……和各种型号卫星及多项国家重点工程提供了高技术、高质量、高可靠的电源产品,在国民经济和国防领域获得了广泛的应用,产品覆盖海、陆、空、天、电等各个领域。近年来,十八所坚持以科技进步和自主创新为主线,全面完成了探月工程、载人航天工程等一系列重大工程电源系统的研制生产任务,先后获得“探月工程嫦娥二号任务突出贡献单位”、“载人航天突出贡献单位”等荣誉称号。

经过10多年的探索试验,中国电科18所临近空间专业团队在太阳能无人机能源系统设计制造技术方面取得了巨大的进步,完成了多项科技创新。一、首次采用太阳电池阵与飞机结构一体化设计,突破太阳电池阵赋型机翼翼型的关键技术,形成既能发电又可以满足无人机空气动力要求的太阳电池飞机蒙皮,并且大幅度减轻太阳电池阵的重量。二、创新实现分布式智能化自协调能源系统管理策略,无论无人机处于什么姿态,何种光照条件,能源控制器都能够自主协调多个太阳电池阵模块,实现太阳能发电功率的最大化,有效提升能源系统的发电效率。三、采用高比能量锂电池作为无人机储能电池,采用电池结构、环控一体化技术,保障了无人机能够在140℃温差范围内始终保持稳定的能量输出的同时提高电池组的整体能量密度,为无人机实现高空长航时飞行任务提供了有力支撑。

此次试飞成功,中国电科18所研制的太阳能电源系统在发电、储能、控制、配电各个环节表现出色,成为国内首个同时配套太阳能无人机和平流层飞艇电源系统并成功完成临近空间飞行试验的电源系统研制单位。这也标志着我国成为继英、美之后第三个掌握临近空间太阳能无人机能源系统设计制造技术的国家,为我国临近空间低速飞行器事业的发展打下了坚实的基础,未来随着能源技术的进一步提升该类型飞行器有望实现留空数月之久。届时,临近空间市场将会迎来更广阔的军、民应用发展前景。

首架临近空间太阳能无人机试飞成功,只是小目标的实现。“十三五”期间,我国在临近空间低速飞行器事业上将会取得更大的发展,中国电科18所临近空间专业团队还有更大的目标要实现。


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(网络编辑:崔晓萌)
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