太陽(yáng)能飛機(jī)是以太陽(yáng)輻射作為推進(jìn)能源的飛機(jī)。太陽(yáng)能飛機(jī)的動(dòng)力裝置由太陽(yáng)能電池組、直流電動(dòng)機(jī)、減速器、螺旋槳和控制裝置組成。為了獲取足夠的太陽(yáng)能，飛機(jī)機(jī)翼面積較大。

20世紀(jì)80年代初，美國(guó)研制出“太陽(yáng)挑戰(zhàn)者”號(hào)單座太陽(yáng)能飛機(jī)。該機(jī)翼展14.3米，翼載荷為60帕，飛機(jī)空重90千克，機(jī)翼和水平尾翼上表面共貼有16128片硅太陽(yáng)電池，在理想陽(yáng)光照射下能輸出3000瓦以上功率。這架飛機(jī)1981年7月成功地由巴黎飛到英國(guó)，平均時(shí)速54千米，航程290千米。但此時(shí)，太陽(yáng)能飛機(jī)還處于試驗(yàn)研究階段，它的有效載重和速度都很低。目前，美國(guó)、以色列、日本等國(guó)都在積極開(kāi)展對(duì)太陽(yáng)能飛機(jī)的研究。

太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成電能

20世紀(jì)60年代，科學(xué)家們就已經(jīng)將太陽(yáng)能電池應(yīng)用于空間技術(shù)，比如通信衛(wèi)星和偵察衛(wèi)星，它們一般多使用太陽(yáng)能帆板提供電力。應(yīng)用在輕型飛機(jī)的太陽(yáng)能電池厚度一般為125微米，密封厚50-100微米，覆蓋層厚25微米，每千克太陽(yáng)能電池可以產(chǎn)生200瓦電力。如果采用超薄(5微米)砷化鉀做太陽(yáng)能電池，輸出會(huì)更高。使用復(fù)合材料制造的光學(xué)設(shè)備和結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)電池陣列能夠提供2570瓦電力。美國(guó)《航空航天技術(shù)周刊》2005年5月22日?qǐng)?bào)道，美導(dǎo)彈防御局(MDA)高空飛艇(HAA)原型機(jī)將采用光伏電池推進(jìn)，為機(jī)載設(shè)備提供電力。該無(wú)人飛艇預(yù)定在2009年夏季首飛，原型艇長(zhǎng)400英尺(122米)，直徑140英尺(42.7米)，體積370萬(wàn)立方英尺(10.48萬(wàn)立方米)，用于驗(yàn)證是否可開(kāi)發(fā)更大的飛艇，在近太空高度呆上1年或更長(zhǎng)時(shí)間，執(zhí)行通信中繼、監(jiān)視、氣象監(jiān)控等任務(wù)。

“太陽(yáng)神”無(wú)人機(jī)

在“太陽(yáng)挑戰(zhàn)者”號(hào)研制的基礎(chǔ)之上，美國(guó)又研制出更先進(jìn)的太陽(yáng)能飛機(jī)——“太陽(yáng)神”號(hào)。“太陽(yáng)神”號(hào)耗資約1500萬(wàn)美元，用碳纖維合成物制造，部分起落架材料為越野自行車車輪，整架飛機(jī)僅重590公斤，比小型汽車還要輕；機(jī)身長(zhǎng)2.4米，活動(dòng)機(jī)翼全面伸展時(shí)達(dá)75米，連波音747飛機(jī)也望塵莫及?！疤?yáng)神”號(hào)機(jī)身上裝有14個(gè)螺旋槳，動(dòng)力來(lái)源于機(jī)翼上的太陽(yáng)能電池板?！疤?yáng)神”是一種無(wú)人駕駛的太陽(yáng)能飛機(jī)。在早晨陽(yáng)光不是很強(qiáng)烈時(shí)，“太陽(yáng)神”裝備的太陽(yáng)能電池可以為飛機(jī)提供10千瓦的電能，使飛機(jī)能夠以每秒33米的速度爬高。中午時(shí)分，電池提供的電能達(dá)到40千瓦，飛機(jī)的動(dòng)力性能達(dá)到最佳狀態(tài)。晚上，飛機(jī)則依靠?jī)?chǔ)存的電能進(jìn)行巡航飛行?！疤?yáng)神”在外形方面的最大特點(diǎn)是有兩個(gè)很寬的機(jī)翼，但“太陽(yáng)神”的起飛速度只相當(dāng)于自行車的速度，升空后以每小時(shí)30至50公里的巡航速度飛行。研究人員說(shuō)，他們將對(duì)“太陽(yáng)神”的推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行改造，希望它的改進(jìn)型最終能夠達(dá)到3萬(wàn)米的飛行高度。這樣“太陽(yáng)神”就可以承擔(dān)更多的目前仍由衛(wèi)星承擔(dān)的工作，它的實(shí)用性也就更大了?！疤?yáng)神”是新型飛機(jī)中的先鋒，研制這種飛機(jī)是為了讓它作為一種多用途飛行器，執(zhí)行一些長(zhǎng)期的空中科研任務(wù)。我國(guó)也開(kāi)展了太陽(yáng)能飛機(jī)的研究計(jì)劃，“綠色先鋒”是我國(guó)第一項(xiàng)太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的正式方案。這個(gè)方案的實(shí)施，標(biāo)志著我國(guó)在太陽(yáng)能無(wú)人駕駛飛機(jī)研制方面取得了新的突破。據(jù)悉，英國(guó)正在進(jìn)行一項(xiàng)太陽(yáng)能輕型無(wú)人駕駛飛機(jī)的研究項(xiàng)目——“西風(fēng)3號(hào)”。該機(jī)能耐飛至12萬(wàn)米的高空。盡管飛機(jī)的翼展達(dá)到36米，但其重量同一歲幼兒的體重差不多，僅為12公斤。2006年8月15日，英國(guó)研制的“西風(fēng)3號(hào)”無(wú)人機(jī)在美國(guó)新墨西哥州的白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)進(jìn)行了試飛。參加試飛的3架“西風(fēng)”中，有一架在一次試飛中連續(xù)飛行18小時(shí)，其中7小時(shí)是在夜間，從而創(chuàng)下了該機(jī)連續(xù)飛行時(shí)間的新記錄?！拔黠L(fēng)”在晝間使用太陽(yáng)能、夜間則使用可充電電池推進(jìn)。該機(jī)翼展達(dá)16米，但重量只有30千克，其研制目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)在5萬(wàn)英尺(15240米)以上高度連續(xù)飛行數(shù)月。最近進(jìn)行的系列試飛除確認(rèn)其是否具有預(yù)期的飛行性能外，還用其中的2架進(jìn)行了有效載荷試飛，包括首次成功地進(jìn)行了通信中繼演示，在山區(qū)地形中實(shí)現(xiàn)了超視距通信；以及使用不同的光電／紅外傳感器，成功獲取了光電／紅外混合圖像并將其視頻實(shí)時(shí)下傳。

“月亮神”太陽(yáng)能飛機(jī)

理論上，太陽(yáng)能飛機(jī)由于避免了傳統(tǒng)機(jī)載燃料這一負(fù)擔(dān)，能在空中連續(xù)飛行至少一夜、數(shù)周甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。這無(wú)疑將對(duì)科學(xué)研究或軍事應(yīng)用帶來(lái)可喜的福音。但科學(xué)家說(shuō)，為了夜間飛行而尋找能夠積聚、保存日間能源的最好的方式，這本身就是進(jìn)一步發(fā)展太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)技術(shù)中的一個(gè)重要難題。目前，一個(gè)由飛行員、工程師和科學(xué)家組成的隊(duì)伍正在研制、試驗(yàn)一種未來(lái)飛機(jī)，它能僅以太陽(yáng)能為動(dòng)力，不停歇地繞地球飛行。1999年3月，瑞士人皮卡德和英國(guó)人瓊斯乘坐“布雷特林軌道飛行器3”氣球，完成了世界上首次不間斷環(huán)球飛行。他們的飛行，當(dāng)時(shí)被稱作是20世紀(jì)末的一次重大航天奇跡。他們乘坐的飛行艙被安放到華盛頓天文航天博物館，與著名的阿波羅飛船和萊特兄弟制造的第一架飛機(jī)一起向世人展覽。皮卡德正在進(jìn)行的、旨在挑戰(zhàn)人類極限的“太陽(yáng)能動(dòng)力”方案，充分考慮到了環(huán)境因素。這種飛機(jī)只使用太陽(yáng)能，夜間使用蓄電池作動(dòng)力。方案設(shè)計(jì)者認(rèn)為，創(chuàng)造航天記錄并不是他們的目的，重要的是呼吁世人注重使用可再生能源。使用太陽(yáng)能，它就避免了機(jī)載傳統(tǒng)燃料這一負(fù)擔(dān)，而且，現(xiàn)在技術(shù)發(fā)展已經(jīng)產(chǎn)生了可喜的成果，如今任何一種僅利用太陽(yáng)能的飛行器，至少能在空中堅(jiān)持至少一夜時(shí)間的飛行。首架樣品飛機(jī)已于2004年底前問(wèn)世，2006年開(kāi)始進(jìn)行飛行試驗(yàn)，到了2007年，即可按照計(jì)劃在36小時(shí)飛行框架內(nèi)進(jìn)行整夜時(shí)間的夜間飛行。

執(zhí)行多種任務(wù)

現(xiàn)在世界上通用的飛機(jī)，大多使用吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，一遇高空空氣稀薄，發(fā)動(dòng)機(jī)功率就下降，因此，現(xiàn)有飛機(jī)的飛行高度和續(xù)航能力很難進(jìn)一步提高，而以太陽(yáng)能為動(dòng)力的飛機(jī)，完全可以彌補(bǔ)這些不足，飛得更高更遠(yuǎn)。正是這些優(yōu)點(diǎn)，使得太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)在資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)甚至軍事預(yù)警等方面有著廣泛用途。比如：在發(fā)生地震、洪災(zāi)或者森林火災(zāi)時(shí)，可以替代中斷的通信，使受災(zāi)地區(qū)與外界保持聯(lián)絡(luò)：還能在臺(tái)風(fēng)上空飛行，跟蹤和檢測(cè)暴風(fēng)雨：此外還能到核爆現(xiàn)場(chǎng)采樣，在預(yù)定空域長(zhǎng)時(shí)間盤(pán)旋偵查敵情，校炮或者為戰(zhàn)機(jī)指引攻擊目標(biāo)。目前，世界各國(guó)都希望能研制一種飛機(jī)，它能在空中連續(xù)飛行數(shù)周甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，提取空氣樣品用于科學(xué)研究，或在戰(zhàn)區(qū)上空監(jiān)視敵軍動(dòng)態(tài)，尋找敵軍裝備，執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，同時(shí)也可作為中繼站，完成通信、指揮任務(wù)。目前。一些國(guó)家正在研制巨型太陽(yáng)能飛機(jī)，準(zhǔn)備創(chuàng)造航空奇跡，進(jìn)行長(zhǎng)途環(huán)球飛行。這種巨型太陽(yáng)能飛機(jī)僅機(jī)翼就達(dá)到了空中客車A380的長(zhǎng)度，上面裝有250平方米的太陽(yáng)能電池板。據(jù)悉，這項(xiàng)環(huán)球飛行壯舉將于2011年前完成。據(jù)《星期日泰晤士報(bào)》報(bào)道，英國(guó)科學(xué)家最新研制出全球首架太陽(yáng)能無(wú)人偵察機(jī)。為了防止長(zhǎng)時(shí)間日光照射導(dǎo)致飛機(jī)溫度過(guò)高，在太陽(yáng)能偵察機(jī)機(jī)身表面還涂抹有一層特殊的“太空油脂”。雖然體積和重量“縮水”，可是該機(jī)功能卻大大增強(qiáng)了，它上面的照相機(jī)可以從60000英尺(18288米)高空精確拍攝大小僅為10英寸(25.4厘米)的地面目標(biāo)。同時(shí)，它還可以接收和傳播特種部隊(duì)士兵從遠(yuǎn)方發(fā)送來(lái)的無(wú)線電信號(hào)。另外，從建造成本來(lái)說(shuō)，一架太陽(yáng)能偵察機(jī)的花費(fèi)僅為100萬(wàn)英鎊，而一顆偵察衛(wèi)星的造價(jià)則為1500萬(wàn)英鎊。目前尚未解決的一個(gè)難題是，如何找到一種可靠的方式發(fā)射太陽(yáng)能間諜飛機(jī)，因?yàn)樗鼰o(wú)法依靠自身動(dòng)力起飛。在目前的試飛中，3名試驗(yàn)人員牽引著飛機(jī)沿著跑道奔跑，才能讓它起飛。

[責(zé)任編輯]林 京