11月11日,中国航天科技集团十一院研制的轻骑兵纯太阳能无人机,在西北某机场完成首飞。
按照官方公布的数据,轻骑兵机长3.2米,翼展8米,起飞重量只有45千克,比一个成年人还轻。它的升限是7000米,最大设计续航时间30小时,能挂5千克以上的任务载荷。
全身上下靠的就是机翼上的太阳能电池,白天一边飞一边充电,晚上靠储存的电接着飞。
这次首飞,飞机按预定程序完成了滑行、离地、爬升、盘旋和返场着陆,飞控、航电、储能和操纵稳定性这些关键科目都过了一遍。
最后落地的时候,姿态平稳,各系统运转正常。对一型新飞机来说,首飞顺顺当当,就是最好的开头。
轻骑兵最让人眼前一亮的,是它的起飞方式。
它不需要固定的通航机场,也不需要长长的跑道,靠
车载的方式就能起飞,从停车到升空,地面准备只要二十分钟左右。山地、海边、荒野,只要有一块能停车的地方,它就能飞起来,这在同类飞机里相当少见。
为什么有人把这类太阳能无人机叫作伪卫星?道理不复杂。卫星的好处是站得高、看得远,可它也有短板。
低轨道卫星绕着地球飞得飞快,经过某个地方上空的时间往往只有几分钟,一转眼就过去了,下一次再来要等好一阵子。高轨道卫星倒是能一直盯着,可离地面三万多公里,看细节就费劲了。
太阳能无人机正好补上了这块空白。它飞在几千米甚至更高的空中,能在一个区域上空长时间盘旋,想盯哪里就盯哪里,不用像卫星那样匆匆路过。
离地面近,拍得清楚,通信信号也强。加上造价比卫星低得多,用起来就灵活多了。
在这条赛道上,国外起步不晚。
空客做的西风无人机,机翼拉开二十多米,奔着两万米往上的临近空间去,一飞就是几个星期,还创下过连续飞行六十多天的纪录。英国宇航系统公司搞的PHASA-35更夸张,两边机翼加起来有35米长。
这些家伙拼的是高度和时长,带着很浓的冲纪录色彩。
可大块头也有大块头的麻烦。
为了在稀薄的高空产生足够的升力、铺下足够多的光伏板,机翼必须做得又长又轻,结构就变得很脆弱。遇上气流突变,机翼很容易出问题。
西风无人机在试验中就发生过坠毁事故。起降对天气、场地、保障团队的要求也很高,出动一次相当麻烦。
轻骑兵走的是另一条路。
它不跟别人比翼展有多长、能飞多高,干脆把翼展控制在8米,重量压到45千克,追求的是好用、耐用、随时能用。
7000米的升限虽然比不上那些临近空间飞机,可对很多实际任务来说已经足够。
30小时的续航,意味着它能完整地扛过一个白天和一个黑夜。能熬过黑夜,是太阳能飞机最难过的一关。
白天的光照有限,机翼上的电池板能收集多少电,晚上的储能电池能存多少电,飞机自身又要消耗多少电,这几笔账必须算得严丝合缝。翼展越小,能铺的电池板越少,这道题就越难。
轻骑兵在8米翼展上实现了全昼夜飞行,靠的是能量管理上的真功夫。轻骑兵的研制单位也有来头。
航天科技集团十一院是中国空气动力研究的重要力量,长期从事飞行器气动设计和试验研究,在无人机领域也有多年积累。
把气动研究的老本行用到太阳能飞机上,让一架小飞机在有限的翼展里尽量多产生升力、少消耗能量,正是他们的拿手好戏。
这背后,是中国在新能源和新材料领域的整体实力。高效率的柔性薄膜太阳能电池、高能量密度的轻量化储能电池、轻而结实的碳纤维复合材料,这些都是太阳能无人机的命根子。
中国在光伏和锂电池产业上的领先地位,给这类飞机打下了很好的基础。
国内在这个领域的探索,已经有些年头了。
2022年,航空工业研制的启明星50大型太阳能无人机完成首飞,翼展达到50米,走的是大型临近空间平台的路线。
这一次轻骑兵另辟蹊径,走中小型、实用化、商用化的路线,两条路各有侧重,说明中国的太阳能无人机已经形成了不同层次的产品。
那么,轻骑兵能干什么?按照官方介绍,它适合公路铁路巡查、水利设施监测、国土测绘、灾害区域巡查等多种场景,还能根据任务快速更换光电、通信、探测等不同的载荷。
换句话说,它是一个能在天上长时间待着的多面手平台。
先说巡查。中国的高速公路、铁路、输电线路、油气管道动辄绵延上千公里,很多地段穿山越岭,人工巡查又累又慢。
一架太阳能无人机在天上盘旋一整天,就能把一大段线路看得清清楚楚,发现问题马上报告,比人工效率高得多,成本也低得多。
再说防灾救灾。地震、洪水、山火发生后,地面通信常常中断,道路也可能被毁。
这时候,一架不用跑道、二十分钟就能升空的无人机,可以抢在最短的时间里飞到灾区上空,持续监测灾情变化,还可以挂上通信载荷,当作临时的空中基站,帮助救援队伍和受灾群众恢复联络。
在生态和国土领域,它同样大有用武之地。
森林防火、草原监测、河湖巡查、违法用地排查,都需要长时间、大范围的空中观测。卫星受过境时间和天气影响,载人飞机成本又太高,太阳能无人机正好可以填补中间的空档。
还有一个容易被忽视的优势:太阳能无人机不烧油,飞行过程中几乎没有碳排放,噪音也很小。
在越来越重视绿色发展的今天,用太阳能驱动的飞行器来执行日常巡查任务,本身就符合节能减碳的方向。
当然,这类平台在国防领域同样有想象空间。长时间滞空的空中平台,可以执行侦察监视、通信中继等任务。
不过就目前公开的信息看,轻骑兵的定位是商用级产品,官方介绍的主要应用方向集中在民用领域,我们也应该按照这个定位来看待它。
轻骑兵的出现,跟这几年低空经济的快速发展也分不开。
2024年,低空经济首次写进政府工作报告,此后各地纷纷出台支持政策,无人机物流、空中巡检、城市空中交通等新业态不断冒出来。太阳能无人机作为其中长航时的一类,有望在这个新赛道上占据自己的位置。
据报道,十一院下一步将推进轻骑兵的适航认证、多场景示范运营和标准化量产。适航认证是民用航空器进入市场的通行证,示范运营是检验实用价值的试金石,量产则决定了它能不能真正走进千行百业。
这几步走稳了,轻骑兵才能从一架试验机变成一款成熟的产品。
我们也要客观看到,太阳能无人机还有一些需要解决的问题。
比如受天气影响比较大,连续阴雨天的光照不足会影响续航;载荷能力有限,5千克的挂载只能装一些轻型设备;抗风能力也需要在实际使用中不断检验。这些问题,需要在后续的试验和运营中一步步完善。
可无论如何,首飞成功本身就是一个重要的起点。从实验室里的设计图纸,到西北机场上空的一次平稳飞行,背后是研发团队无数次的计算、试验和改进。
中国航天人在这个新领域交出的这份答卷,值得我们点个赞。
回头看,中国航天这些年给人的印象,大多是火箭、卫星、空间站、探月探火这些大工程。
轻骑兵这样的小飞机,看起来没有那么震撼,可它代表的是航天技术向民用、向产业、向日常生活延伸的方向。
航天技术不光能飞上太空,也能贴近大地,为老百姓的生活服务。
一辆车、一架飞机、二十分钟、三十个小时,这几个数字组合在一起,勾勒出的是一种全新的空中服务模式。
过去很多需要卫星或者载人飞机才能完成的任务,今后可能只需要一辆车开到现场就能搞定。
这种便利,就是技术进步最直观的样子。我们期待着,轻骑兵早日完成适航认证,走进巡查、救灾、测绘的一线。
也期待着,更多像它这样小而精、实而用的航天产品不断涌现,让中国航天的成果更多地惠及普通人的生活。阳光照到哪里,它就能飞到哪里,这样的画面想想就让人心里亮堂。