无人机用太阳能电池
无人机NASA /飞行中的AeroVironment，1997年摄影：NASA
电动推进系统积极地用于现代无人机，并提供高飞行性能。 通过使用太阳能可以提供关键参数的进一步增长。 已经开发了许多实验性的太阳能无人机-但是没有一个项目能够解决实际问题而全面投入运营。
在NASA的参与下
在1983年代和XNUMX年代初，美国AeroVironment公司正在进行飞机太阳能领域的研究。 XNUMX年，她从美国国家航空航天局（NASA）获得订单，以制造一架经验丰富的无人机，能够表现出出色的飞行性能。 新系列的第一个项目名为HALSOL（高海拔太阳能）。 后来它被重命名为探路者。
同年，试验机首飞 无人机但是，由于关键技术的发展水平不够，测试被认为是不成功的。 该项目的完成一直持续到 1993 年，当时测试恢复。 很快，Pathfinder 展示了新技术和组件的所有优势。 几年来，该无人机已经为太阳能汽车创造了多项高度和飞行时间记录。
改进的Pathfinder Plus（左）和更新的Helios，1999年，NASA摄
1998年，根据Pathfinder Plus项目升级了经验丰富的无人机。 重新设计和引入新的电气组件使飞行性能得以再次提高，并创造了新的记录。 在同一时期，百夫长和Helios原型无人机的外观相似，但特征不同。
来自NASA和AeroVironment的经验丰富的无人机是按照一般方案制造的。 主要设计元素是宽高比较大的机翼，跨度为29,5 m（探路者）至75 m（Helios）。 机翼装有带拉力螺钉的电动机（6至14个单元），机舱配有底盘和设备。 该系列中的所有车辆都是远程控制的，可以携带一些有效载荷。
最大的机翼区域被分配给太阳能电池板。 在Pathfinder项目中，他们提供了7,5 kW的功率，在后来的Centurion中，他们获得了超过30 kW的功率。 可充电电池用作备用电源。 燃料电池也用于以后的实验中。
Helios正在审判中。 图片由NASA
实验无人机的飞行速度不高。 大跨度直翼将该参数限制为30-45 km / h。 同时，创纪录的飞行是在24-29公里的高度上进行的，持续了至少12-18小时。
欧洲系列
自2003年以来，Zephyr系列项目已经开展工作。 最初，新的无人机是由英国QinetiQ公司制造的，但后来工作转移到了空中客车军事部门。 该项目的目标是制造一种飞行时间长，能够携带监视设备的高空太阳能无人机。
在这十年的中期，对一种简化的技术演示器设备的测试开始了。 Zephyr 6展示了整个设计及其单个元素的潜力。 在2008年，这架无人机升至19公里的高度。 然后是全尺寸的Zephyr 7原型机，2010年14月，它创造了超过2018天的飞行持续时间记录。 8年，另一架原型机Zephyr 26（Zephyr S）在飞机上飞行了将近XNUMX天。
无人机系列和风起飞，2018年，空中客车公司摄
空中客车Zephyr系列的无人机接收具有高宽比的机翼，机头带有凸起的尖端。 最大的Zephyr 8的翼展达28 m，重量可达50-70 kg，其中不超过5 kg落在有效载荷上。 机翼的前缘有电动机。 后部附有一根带有羽毛的细尾梁。 机翼的几乎整个上表面都交给了太阳能电池板。 此外，无人机具有可在没有阳光的情况下飞行的蓄能器。 飞行速度不超过50-60 km / h，但是该项目的目标是获得高射程，高度和持续时间。
Zephyr系列项目的开发仍在继续。 为了完成实际任务，对现有机器进行了改进，并创建了具有不同特性的新样品。 目前，此类无人机被视为监视设备，电子设备等的载体。
从有人驾驶到无人驾驶
尤为重要的是同名瑞士公司的Solar Impulse项目。 他提议建造太阳能动力载人飞机。 自2009年以来，两台类似的机器一直参与飞行测试。 随着时间的流逝，这家开发公司宣布打算创建现有飞机的无人版。
作为“大气卫星”在高空飞行。 空中客车图形
在2019年2020月，Solar Impulse在Leonardo和Northrop Grumman的协助下完成了将其中一架原型机转换为无人机的任务。 飞行测试计划于21-XNUMX年进行，在XNUMX年代初，有可能为了真正的客户利益而进行小规模生产。 据信，这种无人机以高飞行性能的形式具有竞争优势。
Solar Impulse 2转换为无人飞行器，其直翼的跨度为72 m，在其下方安装了轻巧的机身和四个机舱的电动机。 太阳能电池板和电池组合使用； 峰值功率66千瓦。 这架飞机的时速高达140公里/小时，爬升了12公里。 无人改装的设计特征会更高。 特别是，飞行时间将增加到90天。
观点有限
在最近的几十年中，太阳能无人机领域取得了重大进展。 正在开发和引进具有改进特性的新型面板，电池和电动机。 滑翔机的建造使用了现代材料，以确保强度和轻便。 同时，尽管做出了种种努力，但这种无人机仍未达到成熟的运行状态。
实验飞机``太阳动力2号''（Solar Impulse 2018）现已转换为无人机，XNUMX年，维基共享资源
尽管科学家做出了所有努力，但太阳能电池板还不是很强大。 结果，它们必须为它们提供最大可能的面积，同时减轻结构的重量。 仅在这种情况下，才有足够的能量为电动机供电并为电池充电。 另外，无论入射光的强度如何或不存在入射光的强度，都需要采取措施来维持向电动机的电力供应。
结果，即使使用先进技术制造的有人驾驶飞机或无人驾驶飞机也变得庞大而昂贵，但却无法携带大量有效载荷。 但是，它能够显示高飞行特性，因此具有一定的实用价值。
在进行侦察或监视不同情况下的情况时，在高空长时间飞行的能力会很有用。 还提出了“大气卫星”的项目，这些项目是长时间飞行的无人飞行器，带有中继无线电信号的设备。 期望这种设备能够在给定区域中停留很长时间并提供持续的通信，这是航天器的一种更容易，更便宜的替代品。
《太阳动力2》（Solar Impulse 2014）于审判中，XNUMX年，照片Wikimedia Commons
显然，在当前的战术和技术特征水平上，太阳能无人机无法与之作战。 有限的承载能力将不允许承受较大的弹药负荷，并且特征外观将增加任何检测手段的可见度。 但是，侦察无人机和中继器也可能是军队感兴趣的。
太阳能无人机在一些国家正在开发中，并且已经取得了重大进展。 这种设备的特性正在逐步提高，并且在可预见的将来，首批样本完全有能力达到实际运行。 但是，这个方向不应被高估。 在实践中，这种无人机很可能成为填补特定壁an的有效手段，它们可以充分发挥其潜力，而不会表现出固有的劣势。
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