我國自主研發(fā)的太陽能無人機(jī)飛上兩萬米高空！背后有這家企業(yè)的助力……

文 | 趙璨 王洪武 王寅

我國自主研發(fā)的太陽能無人機(jī)飛上兩萬米高空！背后有這家企業(yè)的助力……

文 | 趙璨 王洪武 王寅

安置在“彩虹”最前端的數(shù)臺無刷電機(jī)由中國電科21所高分電機(jī)團(tuán)隊歷時3年自主攻關(guān)研制。電機(jī)裝置接受太陽能電池供電，高效率穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，發(fā)力帶動整個無人機(jī)在臨近空間領(lǐng)域不斷攀升。此次試飛，“彩虹”能實現(xiàn)騰空直上20000米，核心拉力就來自這數(shù)臺電機(jī)。

近日，中國自主研發(fā)的新型“彩虹”太陽能無人機(jī)在西北某地完成臨近空間飛行試驗，試驗取得圓滿成功，標(biāo)志著我國已成為繼美、英之后第三個掌握臨近空間太陽能無人機(jī)技術(shù)的國家。

中國電科為其提供了電源系統(tǒng)和最前端的數(shù)臺無刷電機(jī)，為飛行試驗任務(wù)的完成提供了強(qiáng)有力的支撐。下面一起來感受一下研制背后的故事。

40余米超長機(jī)翼、凌空20000米，這是我國近日成功研制的新型“彩虹”太陽能無人機(jī)（以下簡稱“彩虹”）展示給世界的全貌。“彩虹”是實現(xiàn)情報、偵察、監(jiān)視和通信中繼等功能的“超長待機(jī)”空中平臺，不僅能夠用于執(zhí)行重大自然災(zāi)害預(yù)警、常態(tài)化海域監(jiān)管、應(yīng)急搶險救災(zāi)、反恐維穩(wěn)等任務(wù)，還可以為偏遠(yuǎn)地區(qū)互聯(lián)網(wǎng)無線接入、移動通信、數(shù)字電視信號廣播等商業(yè)及產(chǎn)業(yè)類領(lǐng)域提供服務(wù)。

40米，約是100個成年人肩并肩的總長；20000米，相當(dāng)于將30個“上海中心”疊放的總高。

40余米超長機(jī)翼、凌空20000米，這是我國近日成功研制的新型“彩虹”太陽能無人機(jī)展示給世界的全貌。

91%

在設(shè)計初期就使電機(jī)系統(tǒng)效率達(dá)到91%以上

這個碩大寶貝，續(xù)航數(shù)小時后平穩(wěn)降落，標(biāo)志著我國臨近空間具備長航時特點的太陽能無人機(jī)試飛成功，標(biāo)志著我國已成為繼美、英之后第三個掌握該技術(shù)的國家，中國臨近空間領(lǐng)域又添一位“飛行員”！

中國電科18所配套的臨近空間飛行器能源系統(tǒng)首次實現(xiàn)無人機(jī)臨近空間飛行驗證，太陽電池陣與鋰離子電池組為飛機(jī)聯(lián)合提供能量，能夠在氣壓低至5kPa以下，氣溫低至-60℃以下的惡劣環(huán)境下，經(jīng)受住考驗，電源系統(tǒng)所有模塊均正常工作。在7年的研發(fā)過程中，18所電源系統(tǒng)研制團(tuán)隊突破重重困難，不斷改進(jìn)和升級電源系統(tǒng)產(chǎn)品，在與總體單位的緊密配合下，突破了發(fā)電、儲能和控制領(lǐng)域的多項關(guān)鍵技術(shù)。

安置在“彩虹”最前端的數(shù)臺無刷電機(jī)由中國電科21所高分電機(jī)團(tuán)隊歷時3年自主攻關(guān)研制。電機(jī)裝置接受太陽能電池供電，高效率穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，發(fā)力帶動整個無人機(jī)在臨近空間領(lǐng)域不斷攀升。

此次試飛，“彩虹”能實現(xiàn)騰空直上20000米，核心拉力就來自這數(shù)臺電機(jī)。

所謂臨近空間領(lǐng)域，是指高于普通航空器飛行高度、低于軌道飛行器運行高度之間的特定區(qū)域，一般指距地面20-100km的空域。21所高分電機(jī)團(tuán)隊作為西北試飛基地的常客，曾為該空域多種飛行器完成協(xié)作配套任務(wù)，已具備豐富的外場工作研究經(jīng)驗。

團(tuán)隊主要由十幾名來自五湖四海，具有不同知識背景和豐富科研經(jīng)驗的青年科技英才組成。團(tuán)隊成員從高效率電機(jī)電磁設(shè)計、大電流高效率驅(qū)動器設(shè)計、高效率驅(qū)動算法等方面入手，經(jīng)過多輪設(shè)計迭代，在設(shè)計初期就使電機(jī)系統(tǒng)效率達(dá)到91%以上。為了實現(xiàn)“彩虹”飛得高、飛得久、飛得穩(wěn)的飛行特征，滿足無人機(jī)克服阻力、重力從地面爬升到20000米的寬工況長航時要求,他們在前期的電機(jī)設(shè)計基礎(chǔ)上對技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行循序改進(jìn)，最終使電機(jī)裝置滿足高效率、高功率密度、高可靠性等技術(shù)指標(biāo)，帶給無人機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)大的拉力和動力。

攻關(guān)時期，團(tuán)隊成員長時間駐扎西北試飛基地，早已適應(yīng)了寒冷干燥的氣候條件和巨大的晝夜溫差，從試飛基地回來時，聽到最多的都是“你怎么又曬黑了！”

為進(jìn)一步提升模擬仿真測試效率，該技術(shù)團(tuán)隊在青浦所區(qū)研制搭建了一臺低溫低氣壓環(huán)境加載試驗裝置，該裝置是目前國內(nèi)唯一能夠精準(zhǔn)模擬平流層環(huán)境的測試裝置，依托這一實驗裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的模擬驗證，這為未來開展平流層用電機(jī)設(shè)備的性能測試和環(huán)境適應(yīng)性測試提供了堅實的技術(shù)保障。

在他們的協(xié)作努力下，我國平流層環(huán)境用高性能電機(jī)裝置經(jīng)過五年攻關(guān)，技術(shù)成熟度由二級提高到六級，這支隊伍先后榮獲多項省部級以上科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎，取得多項技術(shù)專利。

未來，“彩虹”仍將不斷挑戰(zhàn)更高的飛行目標(biāo)，對電機(jī)裝置也會提出更加嚴(yán)苛的技術(shù)要求，21所高分電機(jī)團(tuán)隊深知責(zé)任重大，容不得半點松懈。

（來源：中國電科，原標(biāo)題：新型“彩虹”太陽能無人機(jī)向陽起飛 中國電科助力前行 ）