零的突破：国内首架太阳能飞机“墨子号”首飞成功

福州郊外的琅岐岛上，中国首架太阳能飞机“墨子号”完成了它的处女飞，实现我国太阳能驱动航空器领域零的突破。


该机翼展达14米，覆有12平方米的太阳能电池板，带有4台螺旋桨发动机;而其起飞重量仅45千克，比不少成年女性追求的体重还轻。从起飞、平飞到降落，“墨子号”按程序自动完成两次闭环飞行，这一验证结果超出了来自上海的自主研发团队预期。此次首飞完全利用光能转换电能驱动，在飞行中持续蓄能，其留空时间可达6到8小时，设计飞行高度为8000米，航速为每小时75公里，相当于在城市高架路最高车速之内。


在民航华东地区管理局支持下，这架国内尚无先例的固定翼无人机，找到了福建沿海小岛放飞自己的梦想。12月9日，在等待5天之后，天气条件基本符合试飞要求。岛上的民航备用机场上，气温20摄氏度，风速每秒5.5米，相当于每小时20公里左右的中等风速。“墨?号”在90度侧风情况下顺利起飞，并完成预定起降航线的试飞科目。团队负责人毛一青今天向解放日报·上观新闻记者表示，从风速风向看，这并不是最佳起降条件，飞机水平尾翼上的小部分覆膜甚至被吹起，但这并未影响飞行稳性;从动力能源看，冬季过后的太阳角度和辐照，也将更有利于提升飞机的光效能——不过，现阶段能取得这一结果，已令他们非常满意。



在日出之时，这支近20人的团队就开始忙活。在起飞准备阶段，项目组测试了光能转换充电、多发动机总成情况、机体能源和动机总成实时状态监测、自动飞行驾驶仪功能、多频段数据通讯链路等科目。此期间，飞机也在地面历经了3小时左右的光照充电，其太阳能光电转换效率达19%左右。毛一青透露，从太阳能电池到发动机，再到基于碳纤维的全复合材料，“墨子号”国产化率达80%。

据了解，首飞机型由上海奥科赛飞机有限公司主导，立项和研发得到上海市科委、航天专业空间电源研究所(811所)、同济大学航空航天与力学学院及我国多家航空电院、材料等公司协同配合，在产学研合作中我国航空界著名专家、民航华东地区管理局等在方案确定、工艺改进、试飞协调方面也提供了支持。由于采用全自动飞行模式，飞机实时产生十多种各型飞行数据，都需要精准迅捷地采集分析。毛一青表示，在国产太阳能飞机的航空电子系统中，比如数据处理芯片等，目前还采用国外元器件，下一步将进一步验证其数据通讯的稳定可靠性。


解放日报·上观新闻记者获悉，墨子号太阳能飞机在未来一两年间的目标是实现商用，现有主要方向为“空中基站接力”与“大气垂直监测”。在距地面1500米的云层之上，太阳能飞机可以平稳而不间断地利用光能留空，加载多种应用装备。目前该机有效载重为7千克，除工作舱外，还可在机翼上外挂载荷。项目组计划在随后的试验科目中，对留空时间、移动数据中继通讯的无人区覆盖，以及各高度层的空气采集分析等进行试验。据透露，这一项目已与国内通讯基础设备供应商、地方政府气象环保部门等达成合作意向。此外，它在灾难事故等应急通讯保障领域也有用武之地。

在国际上，“阳光动力二号”载人机型实现了环球飞行，太阳能飞机因其驱动能源的绿色永续，正成为各国飞行器领域重要发展方向，随着光电转换效率和新材料突破，日趋成熟化的太阳能飞行平台将有?阔应用市场。