文 | 趙璨 王洪武 王寅

我國(guó)自主研發(fā)的太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)飛上兩萬(wàn)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(tái)無(wú)刷電機(jī)由中國(guó)電科21所高分電機(jī)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)3年自主攻關(guān)研制。電機(jī)裝置接受太陽(yáng)能電池供電，高效率穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)力帶動(dòng)整個(gè)無(wú)人機(jī)在臨近空間領(lǐng)域不斷攀升。此次試飛，“彩虹”能實(shí)現(xiàn)騰空直上20000米，核心拉力就來(lái)自這數(shù)臺(tái)電機(jī)。

近日，中國(guó)自主研發(fā)的新型“彩虹”太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)在西北某地完成臨近空間飛行試驗(yàn)，試驗(yàn)取得圓滿(mǎn)成功，標(biāo)志著我國(guó)已成為繼美、英之后第三個(gè)掌握臨近空間太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)技術(shù)的國(guó)家。

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

40余米超長(zhǎng)機(jī)翼、凌空20000米，這是我國(guó)近日成功研制的新型“彩虹”太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“彩虹”）展示給世界的全貌。“彩虹”是實(shí)現(xiàn)情報(bào)、偵察、監(jiān)視和通信中繼等功能的“超長(zhǎng)待機(jī)”空中平臺(tái)，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(xiǎn)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(wú)線(xiàn)接入、移動(dòng)通信、數(shù)字電視信號(hào)廣播等商業(yè)及產(chǎn)業(yè)類(lèi)領(lǐng)域提供服務(wù)。

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

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

91%

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

這個(gè)碩大寶貝，續(xù)航數(shù)小時(shí)后平穩(wěn)降落，標(biāo)志著我國(guó)臨近空間具備長(zhǎng)航時(shí)特點(diǎn)的太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)試飛成功，標(biāo)志著我國(guó)已成為繼美、英之后第三個(gè)掌握該技術(shù)的國(guó)家，中國(guó)臨近空間領(lǐng)域又添一位“飛行員”！

中國(guó)電科18所配套的臨近空間飛行器能源系統(tǒng)首次實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)臨近空間飛行驗(yàn)證，太陽(yáng)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(yàn)，電源系統(tǒng)所有模塊均正常工作。在7年的研發(fā)過(guò)程中，18所電源系統(tǒng)研制團(tuán)隊(duì)突破重重困難，不斷改進(jìn)和升級(jí)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(chǔ)能和控制領(lǐng)域的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

安置在“彩虹”最前端的數(shù)臺(tái)無(wú)刷電機(jī)由中國(guó)電科21所高分電機(jī)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)3年自主攻關(guān)研制。電機(jī)裝置接受太陽(yáng)能電池供電，高效率穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)力帶動(dòng)整個(gè)無(wú)人機(jī)在臨近空間領(lǐng)域不斷攀升。

此次試飛，“彩虹”能實(shí)現(xiàn)騰空直上20000米，核心拉力就來(lái)自這數(shù)臺(tái)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(yùn)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(duì)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(chǎng)工作研究經(jīng)驗(yàn)。

團(tuán)隊(duì)主要由十幾名來(lái)自五湖四海，具有不同知識(shí)背景和豐富科研經(jīng)驗(yàn)的青年科技英才組成。團(tuán)隊(duì)成員從高效率電機(jī)電磁設(shè)計(jì)、大電流高效率驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)、高效率驅(qū)動(dòng)算法等方面入手，經(jīng)過(guò)多輪設(shè)計(jì)迭代，在設(shè)計(jì)初期就使電機(jī)系統(tǒng)效率達(dá)到91%以上。為了實(shí)現(xiàn)“彩虹”飛得高、飛得久、飛得穩(wěn)的飛行特征，滿(mǎn)足無(wú)人機(jī)克服阻力、重力從地面爬升到20000米的寬工況長(zhǎng)航時(shí)要求,他們?cè)谇捌诘碾姍C(jī)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上對(duì)技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行循序改進(jìn)，最終使電機(jī)裝置滿(mǎn)足高效率、高功率密度、高可靠性等技術(shù)指標(biāo)，帶給無(wú)人機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)大的拉力和動(dòng)力。

攻關(guān)時(shí)期，團(tuán)隊(duì)成員長(zhǎng)時(shí)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(lái)時(shí)，聽(tīng)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(cè)試效率，該技術(shù)團(tuán)隊(duì)在青浦所區(qū)研制搭建了一臺(tái)低溫低氣壓環(huán)境加載試驗(yàn)裝置，該裝置是目前國(guó)內(nèi)唯一能夠精準(zhǔn)模擬平流層環(huán)境的測(cè)試裝置，依托這一實(shí)驗(yàn)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的模擬驗(yàn)證，這為未來(lái)開(kāi)展平流層用電機(jī)設(shè)備的性能測(cè)試和環(huán)境適應(yīng)性測(cè)試提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。

在他們的協(xié)作努力下，我國(guó)平流層環(huán)境用高性能電機(jī)裝置經(jīng)過(guò)五年攻關(guān)，技術(shù)成熟度由二級(jí)提高到六級(jí)，這支隊(duì)伍先后榮獲多項(xiàng)省部級(jí)以上科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)，取得多項(xiàng)技術(shù)專(zhuān)利。

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

（來(lái)源：中國(guó)電科，原標(biāo)題：新型“彩虹”太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)向陽(yáng)起飛 中國(guó)電科助力前行 ）