張利國， 張健

（沈陽航空航天大學(xué)航空航天工程學(xué)部，沈陽 110136）

0 引 言

近年來，環(huán)境問題越來越成為社會議論的熱點。霧霾天氣肆虐，各種極端天氣出現(xiàn)頻率的增加使得世界各國政府越發(fā)重視環(huán)境保護(hù)及新能源產(chǎn)業(yè)的研究。航空業(yè)是能源消耗大戶，尾氣排放量巨大。其中二氧化碳排放量占世界總排放量的近2%，甚至高于大多數(shù)國家全國的排放量。而且隨著航空業(yè)的不斷發(fā)展其二氧化碳排放量還會顯著增長。除此之外飛機(jī)還會釋放氮氧化物、硫氧化物、黑碳以及能形成溫室云的水蒸汽。因此太陽能飛機(jī)作為一種新型的綠色無污染飛機(jī)也越來越受到各國科研人員的重視。

1 太陽能飛機(jī)的發(fā)展情況

從第一架太陽能飛機(jī)首飛成功到現(xiàn)在，人類對于太陽能飛機(jī)的研制已經(jīng)近半個世紀(jì)的時間，各個國家相繼研制出多個系列的太陽能飛機(jī)，其中有美國的NASA系列、英國西風(fēng)系列、中國的綠色先鋒號、彩虹T等太陽能無人機(jī)及瑞士陽光動力系列載人太陽能飛機(jī)。

“日出1”號是由美國研制的世界上首款太陽能飛機(jī)，全機(jī)共裝有4096塊單晶硅太陽能電池板，提供功率450 W，總重12.26 kg[1]。后改型為“日出 2”號，減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量的同時，增加了搭載的太陽能電池板數(shù)量，以提高飛機(jī)的續(xù)航能力。

飛機(jī)設(shè)計制造技術(shù)進(jìn)步的同時，太陽能飛機(jī)的相關(guān)行業(yè)技術(shù)也在發(fā)生著巨大的變化，太陽能電池由最初的轉(zhuǎn)化率較低的單晶硅電池，慢慢研發(fā)出了轉(zhuǎn)化率更高的多晶硅電池，柔性更好的薄膜太陽能電池。儲能裝置的能量密度也有了長足的進(jìn)步。這些技術(shù)進(jìn)步反哺于太陽能飛機(jī)的技術(shù)革新，讓太陽能飛機(jī)飛得更高更遠(yuǎn)。

太陽神（Helios）太陽能無人飛機(jī)是美國研制的最新機(jī)型，造價達(dá)1500萬美元，翼展75.3 m，太陽能電池可以產(chǎn)生40 kW功率，配備14臺兩葉寬弦層流定矩高空螺旋槳翼的無刷直流電動機(jī)[2]。每個電動機(jī)功率為1.5 kW，設(shè)計航時達(dá)3個月，如圖1所示。

英國奎奈蒂克（Qineti Q）公司研制，英國國防部提供資金支持的西風(fēng)（Zephyr）系列太陽能無人機(jī)，現(xiàn)在已經(jīng)研制到第7代。西風(fēng)7號太陽能無人機(jī)可連續(xù)飛行250 h。西風(fēng)7號周身采用超輕量級的碳纖維，全機(jī)凈重53 kg，最大載質(zhì)量達(dá)5 kg，續(xù)航速度56 km/h，最大升限21 km。為減輕質(zhì)量，沒有設(shè)計起降裝置，應(yīng)用徒手拋投的方式起飛。西風(fēng)7號的翼展長度約18 m，機(jī)翼由高強(qiáng)度碳纖維制成非常薄。經(jīng)過試驗機(jī)測試，該機(jī)型可以在40℃至零下80℃溫度下正常運(yùn)行，并具有一定的抗風(fēng)能力。該項目現(xiàn)被空客公司收購，西風(fēng)8號正在研制過程中，據(jù)悉新機(jī)型將會有更大的翼展和載重能力，并大幅優(yōu)化現(xiàn)有的電力推進(jìn)系統(tǒng)，如圖2所示。

圖1 太陽神號太陽能無人機(jī)

圖2 西風(fēng)號太陽能無人機(jī)

與國外相比，我國太陽能飛機(jī)的研究起步較晚。1992年由北京航空航天大學(xué)李曉陽博士和趙庸教授設(shè)計制造了中國第一架太陽能飛機(jī)“翱翔者”號[3]，該機(jī)使用的材料主要是輕木、凱夫拉纖維和碳纖維復(fù)合材料。受限于當(dāng)時的技術(shù)水平，翱翔號的載重能力極小，滯空時間也較短。

隨著中國綜合國力及科技水平的提升，近幾年中國太陽能飛機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)，多個自主研發(fā)的太陽能飛機(jī)研制成功，如中國航天十一院設(shè)計制造的彩虹T號（如圖3）。該機(jī)型采用雙機(jī)身大展弦比的氣動布局，翼展達(dá)40多m，滯空時間約20 h，飛行升限20 000 m，在2015年完成首飛。此機(jī)型是除美國NASA系列太陽能無人機(jī)之外世界上最大的太陽能無人機(jī)。

2016年西北工業(yè)大學(xué)設(shè)計試制了一架太陽能WIFI無人機(jī)。飛機(jī)采用全翼布局，并大量使用碳纖維材料,以減輕飛機(jī)質(zhì)量，減少電能消耗，延長飛行時間。該飛機(jī)翼展7 m，總重15 kg。使用CIGS薄膜太陽能電池技術(shù)，CIGS薄膜覆蓋于機(jī)身上表面，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能以滿足飛機(jī)在空中飛行所需能量。該飛機(jī)夏天能夠滯空23 h，冬天能夠滯空13 h。另一款由中國自主研發(fā)的太陽能無人機(jī)“墨子號”也于2016年年底在福建完成首飛。

瑞士研制的“陽光動力”系列載人太陽能飛機(jī)，能源完全采集于太陽能，可以完成單次多天的連續(xù)飛行，如圖4所示。整架飛機(jī)由碳纖維制成，翼展寬達(dá)72 m，比波音747-8還寬[4]，質(zhì)量卻僅為2300 kg，其中鋰聚合物電池質(zhì)量為663 kg。飛機(jī)上安裝太陽能電池板大概有17 000片，給4臺17.5 hp的電動機(jī)提供能源。太陽能電池板會在白天為動力裝置和儲能裝置供電。夜間由儲能裝置為動力裝置供電，保持飛機(jī)低速飛行，使飛機(jī)實現(xiàn)多日連續(xù)飛行。

2015年3月9日，陽光動力2號太陽能飛機(jī)從阿聯(lián)酋首都阿布扎比起程，開始環(huán)球飛行，4月21日陽光動力2號，從重慶飛抵南京[5]。并且在2016年7月26日到達(dá)阿聯(lián)酋首都阿布扎比機(jī)場，實現(xiàn)了人類駕駛太陽能飛機(jī)首次環(huán)球航行的壯舉。

圖3 彩虹T系列太陽能無人機(jī)

圖4 陽光動力2號

2 太陽能飛機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

在節(jié)能減排大背景的今天，太陽能飛機(jī)將綠色無污染概念引入到了航空產(chǎn)業(yè)，為航空業(yè)發(fā)展開拓了新的發(fā)展方向，但太陽能飛機(jī)的研發(fā)仍處于初級階段，動力、能源等技術(shù)的發(fā)展水平是制約太陽能飛機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵，要進(jìn)一步發(fā)展太陽能飛機(jī)，就必須攻克這些相關(guān)技術(shù)。

太陽能飛機(jī)最為關(guān)鍵的技術(shù)在于能源系統(tǒng)的搭建和管理。太陽能電池板可以分成晶硅類太陽能電池及薄膜型太陽能電池。前者又分為單晶硅和多晶硅太陽能電池。現(xiàn)有的太陽能飛機(jī)絕大多數(shù)選取晶硅類太陽能電池，隨著太陽能電池技術(shù)的發(fā)展，太陽能電池的表面積不斷加大、厚度不斷變薄，電池板之間焊接所造成的碎片率也隨之升高。太陽能飛機(jī)需要安裝大量的太陽能電池，一架“陽光動力號”就需要上萬片。因此安全高效的焊接技術(shù)也是太陽能飛機(jī)生產(chǎn)制造過程中的關(guān)鍵技術(shù)。包括導(dǎo)電膠技術(shù)、激光焊接技術(shù)、超聲波焊接在內(nèi)的新型無接觸焊接技術(shù)被引入到太陽能飛機(jī)的制造工藝中。

導(dǎo)電膠是一種膠粘劑，這種膠粘劑具有流動性，在固化或干燥后具有一定導(dǎo)電性能[6]。導(dǎo)電膠由基體樹脂和導(dǎo)電粒子組成。融合了基體樹脂的導(dǎo)電粒子將焊件黏合，并且具有導(dǎo)電性。

激光焊接技術(shù)是以激光束為能量源，使用光學(xué)裝置把激光束在極小的區(qū)域內(nèi)集中，使焊件在焊處形成一個熱源區(qū)，從而在焊件之間得到牢固的焊點和焊縫[7]。這種焊接方法具有能量密度高、焊接區(qū)域平整度高的特點。激光焊接主要包括兩種方式：脈沖激光焊和連續(xù)激光焊。脈沖激光焊通常用于焊接薄材料單點固定的工況，連續(xù)激光焊通常用于切割或者大厚焊件的焊接。脈沖激光焊接技術(shù)非常符合太陽能飛機(jī)電池板焊接的工況。具有無需接觸、能量密度大、焊縫質(zhì)量好的特點。德國已經(jīng)研發(fā)出一種非接觸激光焊接方法，可以用來連接硅太陽能電池板。激光束射到已經(jīng)涂有焊料的太陽能電池上，應(yīng)用紅外向成像技術(shù)監(jiān)測電池板和金屬條的溫度，并根據(jù)溫度是否在合理范圍內(nèi)，將信息反饋給激光輸出裝置，調(diào)節(jié)輸出能量大小，從而保證連接點的質(zhì)量。

超聲波金屬焊接是在對焊件施加壓力的同時，在金屬表面使用高頻振動波，讓相接處表面產(chǎn)生高頻摩擦從而讓接觸表面的分子發(fā)生熔合[8]。這種焊接技術(shù)具有效率高、能耗低、焊接強(qiáng)度好、導(dǎo)電性能優(yōu)異且熱應(yīng)力較少的優(yōu)點，是目前太陽能電池經(jīng)常使用的一種焊接技術(shù)。

另外太陽能飛機(jī)動力系統(tǒng)及氣動外形設(shè)計相關(guān)技術(shù)也是太陽能飛機(jī)進(jìn)一步突破的關(guān)鍵。太陽能飛機(jī)的氣動布局選擇相對比較單一，大多機(jī)型選取常規(guī)式氣動布局或是翼式氣動布局。在機(jī)翼的設(shè)計方面大機(jī)翼面積和大展弦比幾乎成了太陽能飛機(jī)的標(biāo)配。而無論是氣動布局還是機(jī)翼的設(shè)計都是為了提高氣動效率并增大太陽能的收集效率。同時太陽能飛機(jī)還具有飛行高度高、飛行速度低的飛行特點，具有典型的低雷諾數(shù)特征。現(xiàn)在，太陽能飛機(jī)低雷諾數(shù)研究還相對較少。研究主要集中在氣動布局、機(jī)翼結(jié)構(gòu)等方面。

大展弦比、結(jié)構(gòu)密度低的特點，使太陽能飛機(jī)機(jī)翼的彈性變形明顯。以美國的“太陽神”太陽能飛機(jī)為例，機(jī)翼的展弦比達(dá)到了30.4。結(jié)構(gòu)密度為3.2 kg/m2，遠(yuǎn)低于常規(guī)動力長航時飛機(jī)的結(jié)構(gòu)密度；美國的“探路者”太陽能飛機(jī)機(jī)翼上翹量達(dá)到半展長的12%，飛機(jī)機(jī)翼上反角最大近50°[9]。如此大的彈性形變將會改變太陽能飛機(jī)原有的氣動外形，讓線彈性假設(shè)基礎(chǔ)下的氣動彈性與飛行力學(xué)特性算法不再適用；結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、動力學(xué)分析時的線性有限元分析計算技術(shù)也將出現(xiàn)很大誤差；彈性形變過大還會改變飛機(jī)包括重心、受力等方面的情況。而且太陽能飛機(jī)運(yùn)動模態(tài)頻率與機(jī)翼的機(jī)構(gòu)振動頻率很接近，可能存在動力學(xué)耦合的問題。美國的“太陽神”太陽能無人機(jī)曾在試飛時由于出現(xiàn)俯仰振蕩發(fā)散問題而墜毀[10]，這一事件提醒我們在太陽能氣動技術(shù)研究中應(yīng)該更多地關(guān)注適用于太陽能飛機(jī)特點的飛行力學(xué)分析方法和非線性氣動彈性技術(shù)上的研究。

太陽能飛機(jī)主流選用的單晶硅太陽能電池易碎，通常鋪設(shè)方式包括裸片嵌入式及封裝后貼敷式兩種。封裝后的太陽能電池力學(xué)性能顯著提高，但太陽能飛機(jī)的質(zhì)量也顯著增加；裸片嵌入式把太陽能電池埋在透光的蒙皮下，有效地保護(hù)了電池板。但透光蒙皮會引起光能的消耗，同時升高了太陽能電池周圍環(huán)境的溫度，造成太陽能轉(zhuǎn)化率明顯降低。不過新型的太陽能電池技術(shù)在逐漸解決單晶硅電池板帶來的問題。柔性多晶硅太陽能電池和薄膜太陽能電池技術(shù)越發(fā)成熟，降低太陽能電池成本的同時，柔性和厚度方面性能也得到了很大的提高。正逐步應(yīng)用到各型號太陽能飛機(jī)的研發(fā)中。

與常規(guī)動力飛機(jī)相比，太陽能飛機(jī)機(jī)翼尺寸大，結(jié)構(gòu)密度低，對結(jié)構(gòu)質(zhì)量要求更為苛刻。翼肋和梁的質(zhì)量占了飛機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的絕大多數(shù)，有效地降低翼肋和梁的質(zhì)量對于降低太陽能飛機(jī)的結(jié)構(gòu)質(zhì)量意義重大。超輕翼肋和主梁技術(shù)就成了太陽能飛機(jī)研究的又一關(guān)鍵技術(shù)。現(xiàn)有的太陽能飛機(jī)大多選擇薄壁單梁式結(jié)構(gòu)的機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計，飛機(jī)的彎曲載荷主要由主梁來承受，主梁通常采用管型梁或是口字型；蒙皮通常采用超薄成型的玻璃纖維材料，且沒有抗彎設(shè)計；機(jī)翼上氣動力由翼肋將傳遞給主梁。通常太陽能飛機(jī)翼肋大部分鏤空[10]，并選擇桁架結(jié)構(gòu)來盡量減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量。例如“太陽神”和“陽光動力1號”太陽能飛機(jī)選用的就是桁架式翼肋結(jié)構(gòu),如圖5、圖6所示。

圖5 “太陽神”太陽能飛機(jī)翼肋

圖6 “陽光動力1號”太陽能飛機(jī)翼

除此之外還可以選擇將已有的仿生學(xué)結(jié)構(gòu)、點陣機(jī)構(gòu)及格柵結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用到太陽能飛機(jī)的機(jī)翼結(jié)構(gòu)中，以達(dá)到超輕翼肋的目的，如圖7、圖8所示。

太陽能飛機(jī)的動力系統(tǒng)大多選擇稀土永磁直流電動機(jī)與分布式動力分配結(jié)合的方式。這樣的搭配結(jié)構(gòu)簡單，有利于養(yǎng)護(hù)工作。在提高太陽能飛機(jī)的續(xù)航能力方面，太陽能動力智能優(yōu)化起到重要作用。太陽能飛機(jī)可以通過白天光照強(qiáng)度充足時爬升到一定高度然后巡航飛行，到了夜間或光照強(qiáng)度不足時，通過下降一定高度，把重力勢能轉(zhuǎn)化成動能的方式來延長飛機(jī)的續(xù)航時間。

3 太陽能飛機(jī)主要技術(shù)特點

太陽能飛機(jī)綜合了航空技術(shù)、新能源技術(shù)、電能管理等多個領(lǐng)域的最新研究成果，具有明顯的技術(shù)特點。主要在機(jī)體平臺、能源系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)三個方面來分析太陽能飛機(jī)的技術(shù)特點。

1）機(jī)體平臺。太陽能飛機(jī)一般尺寸較大，翼載小，飛機(jī)的結(jié)構(gòu)質(zhì)量相對較低。氣動布局上常采用大展弦比常規(guī)布局或是飛翼布局[11]，中國的綠色先鋒號太陽能飛機(jī)創(chuàng)造性地提出了復(fù)合機(jī)翼布局。這些設(shè)計形式有個共同的目的，就是盡可能地增大機(jī)翼面積，使得飛機(jī)可以鋪設(shè)更多的太陽能電池板，從而讓太陽能飛機(jī)可以獲得更多的能量以延長其滯空時間。制造材料方面，包括碳纖維復(fù)合材料、聚氨酯／碳纖維復(fù)合材料、高性能透明聚碳酸酯薄片、凱夫拉纖維復(fù)合材料、碳纖維蜂窩夾層材料等大量的先進(jìn)材料應(yīng)用于太陽能飛機(jī)制造中。這些新型材料在大幅減輕了太陽能飛機(jī)的機(jī)體質(zhì)量的同時，給予太陽能飛機(jī)在高空晝夜巨大溫差環(huán)境中正常工作的能力。

2）能源系統(tǒng)。太陽能飛機(jī)能源系統(tǒng)主要由太陽能電池、最大功率點跟蹤太陽能控制器以及儲能裝置三部分組成[12]。現(xiàn)有太陽能飛機(jī)多數(shù)選用技術(shù)成熟的單晶硅太陽能電池板。但最新研制的太陽能飛機(jī)西風(fēng)7號和wifi太陽能無人機(jī)不約而同地選用了技術(shù)較新穎的薄膜型太陽能電池。薄膜型太陽能電池相比于傳統(tǒng)的單晶硅、多晶硅太陽能電池具有原材料來源廣泛、生產(chǎn)成本低、便于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)勢[13]。同時薄膜型太陽能電池還具有良好的柔性，如果應(yīng)用于太陽能飛機(jī)，可以給太陽能飛機(jī)的氣動外形設(shè)計、機(jī)翼翼型選擇以更大的設(shè)計空間，從而大幅提高太陽能飛機(jī)的續(xù)航能力。由于不同的制造商的制造工藝不盡相同，薄膜型電池組效率也略有不同，一般在10%～15%范圍內(nèi)[14]。小樣品的薄膜型太陽能電池的轉(zhuǎn)化率最高已經(jīng)能達(dá)到21.7%，這已經(jīng)超過了大多數(shù)單晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)化率。晶硅類太陽能電池具有原材料短缺、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、實際應(yīng)用中衰減率高、生產(chǎn)成本過高等缺點。而且晶硅類太陽能電池存在理論上的極限轉(zhuǎn)化率29%，這些情況也使得世界各國越來越關(guān)注薄膜型太陽能電池的技術(shù)研發(fā)，預(yù)計未來10年薄膜型太陽能電池市場占有率將達(dá)到20%～30%。薄膜型太陽能電池在太陽能飛機(jī)上的應(yīng)用也會更加普遍。最大功率點跟蹤太陽能控制器又稱MPPT控制器，可以通過對太陽能板電壓電流值的實施跟蹤與分析，使系統(tǒng)能夠在最大輸出功率情況下對儲能裝置充電[15]。在能源系統(tǒng)中起到對太陽能電池板、儲能裝置和負(fù)載三方工作的協(xié)調(diào)作用。儲能裝置技術(shù)方面，大部分太陽能電池都是采用鋰離子電池，這種電池主要具有電壓高、比能量大、循環(huán)壽命長、安全性能好、自放電小、充電速度快的特點。在一些最新型的太陽能飛機(jī)上嘗試性地使用了處于研發(fā)階段的硫鋰電池技術(shù)。

圖7 仿竹結(jié)構(gòu)

圖8 格柵結(jié)構(gòu)

3）推進(jìn)系統(tǒng)。太陽能飛機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)主要包括電動機(jī)、減速器、螺旋槳等部件?，F(xiàn)有太陽能飛機(jī)大多使用高效低故障率的永磁直流無刷電動機(jī)，并配以巡航效率高、可動部件少的定距螺旋槳[16]。國內(nèi)外關(guān)于太陽能飛機(jī)螺旋槳技術(shù)的研究還比較少?，F(xiàn)有的風(fēng)洞實驗測試技術(shù)還不夠成熟，還不能準(zhǔn)確測試出高空、低轉(zhuǎn)速螺旋槳的性能參數(shù)。

而另一方面體形較大的太陽能飛機(jī)為了增加飛機(jī)的拉力，常選擇多組電動機(jī)分布在兩側(cè)機(jī)翼。例如美國的百人隊隊長號太陽能飛機(jī)配置了14臺電動機(jī)[17]；而體形較小的太陽能飛機(jī)則選擇1～2臺電動機(jī)提供動力。如英國的西風(fēng)7號太陽能飛機(jī)配置了2臺電動機(jī)提供動力[17]。

4 太陽能飛機(jī)的發(fā)展趨勢

2016年陽光動力2號成功完成太陽能飛機(jī)首次環(huán)球飛行。太陽能飛機(jī)又一次抓住了世界的眼球，太陽能飛機(jī)由無人飛行器向載人飛行器邁出了堅實的一步。一款不用花費(fèi)一分油費(fèi)、電費(fèi)的飛機(jī)誰會拒絕呢？未來太陽能飛機(jī)相關(guān)技術(shù)會越來越成熟，太陽能飛機(jī)的載重能力也將會隨之提升。貨運(yùn)太陽能飛機(jī)也會在不久的將來應(yīng)運(yùn)而生，既能提高貨運(yùn)運(yùn)輸速度，又能降低運(yùn)輸成本。

太陽能飛機(jī)的一般飛行高度在10 000 m以上的平流層[18]，這是為了避開對流層因?qū)α骰顒佣a(chǎn)生的氣流，提高飛行穩(wěn)定性。同時在這一區(qū)間幾乎沒有遮擋太陽能飛機(jī)采集太陽能的障礙物，也有利于延長太陽能飛機(jī)的續(xù)航時間。2011年由美國研制的“太陽神”太陽能無人機(jī)還創(chuàng)造了非火箭推進(jìn)驅(qū)動飛行器的飛行高度記錄：30 500 m。因為太陽能飛行高度高、續(xù)航時間長的特點，所以太陽能飛機(jī)還具有代替衛(wèi)星成為高空通訊基站的潛質(zhì)。相比于通信衛(wèi)星而言高空長航時太陽能飛機(jī)具有以下幾個優(yōu)點：1）發(fā)射條件要求低；2）飛行器的制造成本要比衛(wèi)星低得多；3）太陽能飛機(jī)可回收并反復(fù)利用，維修養(yǎng)護(hù)便利；4）所需能源完全來自于太陽能轉(zhuǎn)化的電能，綠色環(huán)保無污染；5）控制靈活，反應(yīng)迅速，可根據(jù)不同的突發(fā)情況，快速抵達(dá)特定區(qū)域，并長時間進(jìn)行重點監(jiān)控。

另一方面太陽能飛機(jī)技術(shù)與現(xiàn)有電動飛機(jī)技術(shù)的結(jié)合也是太陽能飛機(jī)發(fā)展的一個趨勢。電動飛機(jī)技術(shù)從1957年開始至今，已經(jīng)研制出幾十款電動飛機(jī)。例如，遼寧通用航空研究院設(shè)計和研制的世界上第一款雙座電動力輕型運(yùn)動飛機(jī)銳翔（RX-1E）[19]，銳翔電動飛機(jī)已于2015年11月取得生產(chǎn)許可證（PC）并開始批生產(chǎn)。如果將太陽能系統(tǒng)應(yīng)用到已有電動飛機(jī)中，作為現(xiàn)有飛機(jī)能源系統(tǒng)的補(bǔ)充，電動飛機(jī)的續(xù)航能力也將會有一定的提升。

太陽能飛機(jī)現(xiàn)有的載重能力低、造價高昂、故障率較高等也是無法回避的事實。太陽能飛機(jī)在高效的氣動布局技術(shù)研究，太陽能電池與飛機(jī)機(jī)體高強(qiáng)度輕量化的技術(shù)研究，高效智能的太陽能電源管理和監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)研究，太陽能飛機(jī)高能量密度電池或超級電容技術(shù)研究等都是未來太陽能飛機(jī)進(jìn)一步發(fā)展優(yōu)化要攻克的技術(shù)難題[20]。

5 結(jié)語

從軍事用途看，近年來世界各國、地區(qū)沖突不斷。太陽能飛機(jī)長航時的特性，可以使其很好地完成長期在預(yù)定空域盤旋偵查敵情，校炮或者為戰(zhàn)機(jī)指引攻擊目標(biāo)、定時巡邏、可移動通訊中繼等軍事任務(wù)。在民用用途看，太陽飛機(jī)還可以執(zhí)行臺風(fēng)上空飛行，跟蹤和檢測暴風(fēng)雨，到核爆現(xiàn)場采樣等危險任務(wù)。

綜上，太陽能飛機(jī)無論在軍用領(lǐng)域還是民用領(lǐng)域都具有非常良好的應(yīng)用前景，因此未來太陽能飛機(jī)市場將會十分樂觀。

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