無人太陽能飛機將與衛星、無人機進行商業競爭

近日,與波音737翼展(35米)相等,重量150千克(包括15千克有效載荷)的太陽能電動飛機PHASA-35在南澳大利亞成功完成瞭首次試飛。這一裡程碑式的飛行將為該種新型飛機成為航空和航天市場的遊戲改變者鋪平道路,並進一步填補飛機和衛星技術之間的空白。

據介紹,作為一種高空長航時飛行器,PHASA-35白天由太陽提供動力,晚上由電池提供動力,這種長壽命的電池和高效的太陽能技術可以使飛機在平流層維持長達1年的飛行時間。該原型機使用瞭基於砷化鎵的三結太陽能電池板,這些專業電池板的能量轉換效率為31%。測試中,像紙一樣薄的太陽能電池板僅覆蓋瞭翼展的一部分即可產生4千瓦的功率。在此模式下,他們將利用所有空間以產生12千瓦的功率。

無人太陽能飛機將與衛星、無人機進行商業競爭

該能量用於驅動該飛機改裝後的兩臺無刷直接驅動電動機,並為包含超過400個電池的鋰離子電池系統充電,提供飛機夜間飛行所需的能量。與太陽能電池板因其高效率而被選擇不同,電池(類似於為智能手機供電的那種電池)並不是高效的,相反它們是一種經過驗證的可靠技術,可以在有更高效版本情況下進行替換。

PHASA-35由英國宇航系統公司(BAE Systems)歷時兩年,並集合瞭英國最好的技術與能力設計完成,旨在為在平流層、天氣和常規空中交通的無人操作提供一種持久的、價格合理的衛星替代方案。它結合瞭飛機的靈活性,可用於一系列有價值的應用,如森林火災探測和海上監視等。

因此,PHASA-35可為監控、監視、通信和安全應用提供一個持久、穩定的平臺。這種無人駕駛飛行器也有潛力用於包括5G在內的通信網絡的交付,以及以衛星成本的一小部分提供其他服務,如救災和邊境保護;當與其他技術和資產相連接時,它將為軍事和商業客戶提供現有空中和空間平臺目前無法提供的能力。

無人駕駛飛行系統類似於無人機和模型飛機中使用的設計,盡管飛機也可以使用預編程的路線進行自動駕駛,但地面上的控制器(稱為飛行員)可以引導飛機,還可能涉及其他技術人員來控制專業應用程序,如攝像機,監視或通信設備。

BAE Systems指出,PHASA-35可以通過飛向風或像八字形這樣的動作,並使用安裝在萬向架上的攝像頭或監視設備進行連續監視,從而在平流層中的某個點上停留。相比之下,即使是最好的軍用無人機也隻能在空中停留3天;衛星的局限性在於,它們必須保持每秒7公裡或以上的速度才能停留在軌道上。

無人太陽能飛機將與衛星、無人機進行商業競爭

業內人士指出,與衛星相比,PHASA-35較低的飛行高度意味著它應該實現更高分辨率的監視,低功率通信,專用的本地服務等。而該類太陽能無人飛機的性能將在很大程度上取決於設備的限制,例如質量,體積和功率預算,因為飛機的輕量化設計限制瞭其有效載荷。

業內人士進一步指出瞭其可能存在的不足:假設沒有維護且沒有故障的長期運行,可能會比BAE Systems期望的更難實現且成本更高。必須始終控制航班,並且無問題航班的可用時間將很短。與飛機的跟蹤控制和操作系統的通信也可能是長途飛行的一個問題,而且外部幹擾可能會影響傳感器的分辨率。

BAE Systems計劃根據飛機不斷監控特定點或通過機載收發器設備為其提供通信的能力,為客戶提供多種不同的服務。如客戶可以使用它來監視農作物的生長方式,或者天氣的逐分鐘,逐小時的變化如何影響地面上的重要區域。目前,他們正在為此類服務定價,飛機也可以直接銷售。

據瞭解,PHASA-35此次進行瞭不到1小時的試飛,而在這一時間段裡BAE Systems對其空氣動力學,自動駕駛系統和可操縱性等進行瞭測試。同時,他們計劃2020年對PHASA-35進行進一步地試飛,並利用試驗結果去改進各個子系統。而PHASA-35的商業化也將在試飛完成後不久進行,這可能意味著PHASA-35最早將於2021年開始提供服務。這一成果還表明,BAE Systems能夠迎接英國政府為未來10年內交付未來作戰航空系統而設定的挑戰。

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