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42|Grand Garden Of SCIENCE|当代兵器|25款高性能无人机世界现役无人机是一种利用无线电遥控设备和自备程序控制装置操纵的不载人飞行器。
军用无人机对于灵敏度、飞行高度、速度、智能化等有着更高要求。
1RQ-11B“渡鸦”长3英尺，重4.2磅的“渡鸦”无人机，是世界上使用最广泛的无人机。
拥有彩色摄像机或者红外摄像机可以执行夜间的特殊任务。
每一架“渡鸦”无人机可以变成一台通信中继设备，这也是现代无人机的主要用途之一。
2“黄蜂3”（Wasp III）微型无人机隶属于美国空军特种部队的“黄蜂3”无人机，其最大的特点便是轻便、隐蔽。
电动的双叶螺旋桨给了它作为特种部队标配的可能。
重量只有一磅，配备全天候摄像头，设定好程序后，自动执行任务。
3沙漠鹰沙漠鹰同样作为一款自动无人机，在设定好程序后，便可以自动执行任务。
两磅重量，折叠机翼，虽然外形丑陋，但是壳体表面的防弹钛，却让它异常坚固。
4AerosondeAerosonde 最引人注目的涂装就是吊舱开口处的鲨鱼嘴式样。
其尾翼也是连体式，倒V 尾的样式，有点类似国内曝光的翔龙无人机。
机身浑圆，是因为它要背着一罐天然气飞行30小时的时间。
5扫描鹰40磅的重量，却有10.2英尺的翼展，弹射式起飞的方式，让它非常适用于短距离和非常狭小的空间，同时也让它能够在非常短的时间内迅速部署，升空作战。
6RQ-7影子影子无人机同样是由弹射器发射，倒V 形连体尾翼，能够在1.4万英尺的高空巡航5到6小时。
这是一款可以进行战争的无人机，激光照射器能够将激光制导炸弹或者导弹进行引导，攻击目标。
7苍鹭以色列的苍鹭无人机，想必爱好军事的读者都听说过。
连续飞行52小时，可以对敌方、毒贩进行全方位不间断的监视任务。
而3万英尺的高空，也让它难以被普通武器击落。
自主起飞和降落也让它减少了人工的参与。
8赫尔墨斯450圆滚滚的机身，赫尔墨斯450完美地诠释了，无人机就是导弹加装了大的机翼和尾翼。
光伏在通信领域的七大应用场景随着社会的发展，人们对通信技术的需求越来越高。
但是，高能耗和高排放已经成为了这个领域所面临的最大问题。
因此，将太阳能电池板引入通信领域已经成为了一个热门话题。
下面我们将探讨光伏在通信领域的七大应用场景。
1. 基站备份电源：光伏电池板可以为基站提供充足的备份电源，即使外界断电，基站依然可以正常运转，保障了通信系统的稳定性。
2. 无人机充电：当前，无人机的应用已经越来越广泛。
但是，无人机飞行时间非常短，需要频繁充电。
如果能将无人机集中在光伏电池板下面，就能够为无人机提供源源不断的电力。
3. 环境监测：在无人岛、钻井平台、极地等环境下，监测环境的系统需要长时间运行，使用传统电力是不可行的。
然而，将太阳能电池板集成到环境监测系统中，就能够为设备提供源源不断的电力。
4. GPS信号增强器：在很多场景下，GPS信号是非常不稳定的。
如果在信号接收器上加装太阳能电池板，不仅能够为设备提供电力，还能提高GPS信号的稳定性。
5. 医疗通信设施：在灾难或者偏远地区，医疗设施往往不足。
利用光伏系统，移动医疗设备可以获得持续的电力，从而实现在灾难发生后长时间运行。
6. 通信车辆：在通信车辆上加装太阳能电池板，就能够让车辆不依赖内燃机，减少污染和噪音，也能够为车辆提供源源不断的电力。
7. 通信智慧柜：通信柜通常需要长时间运行，使用传统电力是不可行的。
但是，如果为通信智慧柜加装光伏电池板，不仅能够为通信设备提供电力，还能够实现智能管理。
总之，随着太阳能技术的发展，将光伏电池板集成到通信领域已经成为了必然趋势，可以大大提高通信设备的稳定性，并且具有环保和经济的特点。
无人机在节能减排和环保中的应用1. 引言无人机（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）作为一种新兴的高科技产品，近年来在各个领域中得到了广泛应用。
无人机的出现为节能减排和环保提供了新的解决方案。
本文将探讨无人机在节能减排和环保方面的应用，从而提高我们对环境保护和可持续发展的认识。
2. 无人机在环境监测中的应用2.1 空气质量监测传统空气质量监测方法需要建立固定监测站，而且空气质量数据采集频率较低。
而通过搭载传感器的无人机，可以实时获取大面积范围内空气质量数据，并通过数据分析实现对污染源定位、污染物浓度分布等信息获取。
2.2 水体监测水体污染是当前严重影响水资源安全和生态平衡的问题之一。
传统水体监测方法需要大量时间和人力物力，并且只能对有限范围内进行采样分析。
而无人机可以通过搭载水质传感器、高分辨率相机等设备，实现对水体的实时监测，包括水质状况、水体面积、水体温度等参数的测量，为环境保护部门提供科学依据。
3. 无人机在环境保护中的应用3.1 森林防火森林火灾是严重威胁生态环境和人民生命财产安全的自然灾害之一。
无人机可以通过搭载红外热成像仪和气象仪器等设备，实时监测森林火险等级和火灾蔓延情况，并通过图像传输和数据分析提供准确、及时的信息，为防火部门提供决策支持。
3.2 野生动物保护野生动物面临着栖息地丧失、非法猎杀等威胁。
无人机可以通过搭载红外相机、高分辨率相机等设备，对野生动物栖息地进行监测，并及时发现非法猎杀行为。
此外，无人机还可以用于追踪动物迁徙路线、种群数量估计等工作。
4. 无人机在能源行业中的应用4.1 风力发电巡检风力发电是一种清洁能源，但风力发电机组的巡检工作却面临着困难。
传统的巡检方式需要大量人力和时间，而且存在一定的安全风险。
无人机可以通过搭载高分辨率相机和红外热成像仪等设备，实现对风力发电机组的全面巡检，包括叶片损伤、设备运行状态等信息的获取。
4.2 太阳能板清洁太阳能是一种可再生、清洁的能源，但太阳能板表面积聚灰尘和污垢会降低其转换效率。
提高无人机飞行时间的方法无人机的飞行时间是指无人机能够在空中持续飞行的时间。
延长无人机的飞行时间是无人机领域内研究的热点之一，本文将探讨提高无人机飞行时间的方法。
一、提高电池性能1.采用高能量密度电池：目前市场上有多种类型的电池可供选择，如锂聚合物电池、锂离子电池等，这些电池具有高能量密度，可提供更长的飞行时间。
2.优化电池管理系统：采用先进的电池管理系统可以提高电池的使用效率和续航能力，如电池温度监测、过充过放保护等。
3.使用新型电池技术：研究新型电池技术，如固态电池、钠离子电池等，可以提高电池的能量密度和使用寿命，进而延长飞行时间。
二、优化无人机的结构和设计无人机的结构和设计也对其飞行时间有着重要影响，以下是几个优化无人机结构和设计的建议：1.减轻重量：提高无人机的重量利用率，去除不必要的部件和附件，减轻机身重量，可以提供更长的飞行时间。
2.采用高效的电机和螺旋桨：选择高效的电机和螺旋桨可以提高推力和效率，减少能量消耗，延长飞行时间。
3.降低风阻：优化机翼和机身的设计，减少风阻，可以提高无人机的飞行效率和续航能力。
4.采用光伏技术：在无人机表面覆盖太阳能电池板，利用光伏技术将太阳能转化为电能，可以为无人机提供额外的能源，延长飞行时间。
三、改善能源管理除了电池和结构设计，改善能源管理也是提高无人机飞行时间的一种有效途径：1.节能模式：通过设计和优化能源管理系统，引入节能模式，合理分配能源，减少无效能量的消耗。
2.动态路径规划：制定智能的动态路径规划算法，使无人机能够通过飞行路径中的瞬时高能耗区域，从而减少能量的消耗，延长飞行时间。
3.充电站建设：建设无人机的充电站，形成空中充电网络，提供无线充电服务，使无人机能够在飞行中接受补充电源，延长飞行时间。
四、利用其他能源源1.氢燃料电池：利用氢气作为燃料和空气发生化学反应，产生电能供给无人机使用，延长其飞行时间。
2.太阳能：在无人机上安装太阳能电池板，将太阳能转化为电能，为无人机提供额外的能源供给。
纳米科技在无人机领域的应用现状分析无人机作为一种新兴的智能飞行器，近年来得到了广泛的应用和迅速的发展。
随着纳米科技的快速发展，纳米材料在无人机领域的应用也日益受到关注。
本文将从纳米材料在无人机结构、传感器、能源和涂层领域的应用进行分析，并探讨其对无人机性能和功能的改进。
一、纳米材料在无人机结构中的应用纳米材料在无人机结构中的应用主要包括增强材料、减重材料和柔性材料。
纳米增强材料可以提高无人机的强度和刚度，使得其能够承受更大的外部负荷。
例如，通过将纳米纤维增强复合材料应用于无人机机翼，可以显著增加机翼的强度和刚度，从而提高无人机的飞行稳定性。
同时，纳米材料的减重特性也使其成为无人机制造中的理想选择。
纳米纤维素材料具有极低的密度和良好的强度，可以代替传统的金属材料，减轻无人机的重量，提高其续航能力和携载能力。
此外，纳米材料还可以应用于无人机柔性结构中。
纳米材料的高柔性和可塑性使得无人机能够更好地适应复杂的环境，并具有更好的机动性能。
利用纳米材料，可以设计出具有自修复功能的无人机结构，提高其抗损伤能力和延长使用寿命。
二、纳米材料在无人机传感器中的应用无人机的传感器系统对于实现其自主飞行和环境感知至关重要。
纳米材料在传感器领域的应用为无人机的感知能力提供了更高的灵敏度和精度。
例如，纳米材料可以应用于无人机的光学传感器中，用于增强其图像和视频采集能力。
纳米材料的高透明性和优秀的光学性能，使得无人机可以在复杂环境下实现高分辨率的成像和远距离的目标识别。
此外，纳米材料还可以用于制造无人机的化学传感器，用于检测和分析环境中的化学物质。
纳米材料的巨大比表面积和高灵敏度，使得无人机可以快速准确地探测到环境中微弱的化学信号，从而具备更好的环境监测和应急救援能力。
三、纳米材料在无人机能源中的应用无人机在长时间飞行任务中需要持续稳定的能源供应。
纳米材料在无人机能源领域的应用主要包括高能量密度电池和太阳能电池。
纳米材料在高能量密度电池中的应用可以显著提高无人机的续航能力。
提高多旋翼无人机续航能力的措施随着无人机技术的不断发展成熟，无人机尤其是多旋翼无人机在消防、农业、救援、测绘和公共安全等领域崭露头角，然而续航时间是现阶段多旋翼电动无人机进一步发展和更广范围应用的瓶颈，本文从无人机结构、材质以及能量来源方面进行汇总，以期对技术人员有所启发。
标签：无人机续航材质电池目前多旋翼无人机主要以锂离子充电电池作为电源，续航时间短、机体不够轻等问题仍然存在，制约着无人机的进一步发展。
目前大多数多旋翼电动无人机的续航时间在12～30min 之间，如大疆（DJI）最新产品MA VIC PRO 质量0.743 kg（毛重4.35 kg），最长续航时间仅27 min;XIRO 零度无人机探索者XPLORER-G 质量1.189kg，飞行时间仅18 min，续航时间短、机体不够轻等问题，成为无人机进一步发展的拦路虎。
结构的改进对于传统的多旋翼无人机的续航问题，目前的结构改进方式主要是倾转旋翼无人机或垂直起降固定翼无人机。
即将多旋翼与固定翼相结合，在起降阶段由旋翼提供垂直方向的动力，而飞行时旋翼倾转从而提供推力，使飞行器既能像直升机那样垂直起降，又能像固定翼飞机那样巡航飞行，大大提高了续航时间。
然而倾转舵机或是垂直起降动力系统重量较大，加之无人机本身的结构沉重，产生了大量废重，难以运输大量货物;且运用于自重较大的货运无人机时，往往会因为使用大推力螺旋桨而极大增加倾转舵机的负载。
舵机的响应速度并不快，往往会让无人机的可操控性大打折扣。
无人机巨大的机翼结构与无法侧向倾转的舵机会使稳定悬停变得极为困难，因此并不适用于物流。
二、材质的改进要达到无人机结构的轻质化和高性能化，在机架材质的选取要十分慎重。
与传统的金属材料及复合材料相比，碳纤维复合材料具有轻质高强、抗疲劳和防盐雾侵蚀的特性，将其应用于无人机结构中可以改善和提高无人机的综合性能。
机臂可采用碳纤维空心方管，碳纤维方管较碳纤维圆管承载能力更强，方管的平面更有利于连接机体和螺旋桨，且搬运方便。
无人机清洁光伏板的方案一、设备选择针对光伏板清洁，我们需要选择一种高效、稳定且安全的无人机。
以下是主要的设备要求：1.无人机类型：应选择具备大负载能力和稳定飞行性能的无人机，如多旋翼无人机。
以下是满足您要求的多旋翼无人机推荐：1.DJI Matrice 600 Proa)：这款无人机拥有大负载能力，并且具备优秀的飞行稳定性。
它非常适合各种商业应用，包括但不限于光伏板清洁。
b)Yuneec Typhoon H520c)：这款无人机也具备强大的负载能力和出色的飞行性能。
它使用先进的摄像头和传感器技术，可以自动跟踪并稳定地清洁光伏板。
在选择无人机时，请确保考虑以下操作因素：1.安全性a)：在清洁光伏板时，无人机应具备避障功能，以防止与光伏板或其他障碍物发生碰撞。
b)易用性c)：无人机应易于操作，并配备智能控制系统，以便于远程控制和监控。
d)效率e)：考虑无人机的电池寿命和充电时间，以确保它可以持续完成清洁任务。
f)维护g)：选择易于维护和故障排除的无人机，可以降低运营成本。
以上推荐仅供参考，具体选择应根据实际需求和预算来定。
1.摄像头与传感器：配备高清摄像头和图像处理系统，以便准确识别光伏板上的污渍。
同时，使用传感器监测无人机与光伏板的距离，防止碰撞。
2.喷水系统：在无人机上安装喷水装置，用于喷洒清洁剂和水。
二、无人机操作技术1.飞行控制：通过遥控器或自动飞行系统对无人机进行控制，确保无人机按照预设的路线和高度进行清洁。
2.实时监控：利用无人机上的高清摄像头，实时查看光伏板的清洁状况，并做出必要的调整。
3.自动化识别：利用图像识别技术，自动识别光伏板上的污渍，并自动调整喷水系统和清洁剂的用量。
三、安全预防措施1.安全区域设置：在清洁过程中，应确保无人机在安全区域内飞行，避免与高压线和其他障碍物发生碰撞。
2.紧急停飞机制：当无人机检测到异常情况（如电量过低、飞行高度过低等）时，自动触发紧急停飞机制，确保无人机的安全。
新能源技术在航空航天领域的应用在航空航天领域，新能源技术的应用正逐渐成为推动行业发展的重要动力。
随着全球对环境保护和气候变化的关注日益增长，航空航天业面临着减少碳排放和提高能源效率的迫切需求。
本文将探讨新能源技术在航空航天领域的应用现状及前景。
一、电动飞机电动飞机作为新能源技术的代表，具有较低的碳排放和噪音污染。
目前，电动飞机已经开始应用于一些短程航班中，取得了一定的成果。
例如，欧洲某航空公司正在测试一种电动飞机，该飞机采用了先进的电池技术，能够满足短途航班的需求。
此外，一些无人机也采用了电动动力，用于航拍、监控和搜救等任务。
电动飞机的应用前景广阔。
随着电池技术的不断进步，电动飞机将能够满足更长航程的需求，甚至有可能实现电动民航飞机的商业化运营。
此外，电动飞机的低噪音特性也能够减少对于附近居民的干扰，提高航空领域的环境友好性。
二、太阳能飞机太阳能飞机利用太阳能电池板吸收阳光，将其转化为电能驱动飞机飞行。
这种飞机不仅拥有低碳排放的特点，还能够长时间飞行，不受燃料贮存的限制。
目前，太阳能飞机已经实现了全球环航的壮举，取得了离岸飞行几个月之久的记录。
尽管太阳能飞机的应用还存在一定的挑战，比如在夜晚或云层密布的环境下无法获取足够的能量，但随着太阳能技术的进步，这些问题有望得到解决。
未来，太阳能飞机有望应用于更广泛的领域，例如大气层观测、气候研究和通信卫星等。
三、生物燃料生物燃料被认为是一种可再生的绿色能源，对环境影响较小。
在航空航天领域，生物燃料主要用于代替传统的航空煤油。
目前，一些航空公司已经开始在部分航班中使用生物燃料，以降低碳排放。
生物燃料的应用前景广阔。
随着生物燃料生产技术的不断改进和成本的降低，生物燃料有望成为航空航天领域的主流动力源。
此外，生物燃料可以利用各种可再生的农作物和废弃物进行生产，有助于减少对化石燃料的依赖，促进可持续发展。
四、氢燃料氢燃料是一种清洁的能源，只产生水蒸气和热能，不产生二氧化碳和其他污染物。
光伏电站无人机智能巡检技术标准### 导言光伏电站是利用太阳能发电的重要设施，需要定期进行巡检和维护以保证其安全和稳定运行。
传统的巡检方式存在效率低、成本高、安全风险大等问题。
无人机智能巡检技术作为一种新兴的技术手段，能够有效解决上述问题，提高巡检效率，降低成本，减少人为风险。
制定光伏电站无人机智能巡检技术标准对于推动行业发展、规范技术应用具有重要意义。
### 一、技术应用范围本标准适用于各类光伏电站，包括分布式光伏电站、集中式光伏电站等，适用于各类地形、环境条件。
### 二、巡检目标1. 检测光伏电池板的污渍、破损、渗水等情况；2. 检测电站设备的运行状态，包括逆变器、变压器、电缆线路等的状况；3. 检测电站周边环境情况，包括植被覆盖、动植物积聚等对电站安全运行的影响。
### 三、无人机智能巡检技术要求1. 航行能力：无人机应具备稳定的悬浮能力，能够根据巡检任务要求，自主规划航线，自动避障，并具备一定的风险应对能力；2. 航拍设备：无人机应搭载高清晰度摄像头、红外相机等设备，以实现对电站设备和周边环境的全面巡检；3. 数据处理：无人机需搭载相关的数据处理系统，能够实现对航拍数据的实时处理与分析，并生成巡检报告；4. 通信系统：无人机需要与地面监控中心进行稳定的通信连接，保证数据传输的实时性和稳定性；5. 安全保障：无人机应具备一定的自主避障能力，保证巡检过程中的安全性，同时需有完善的远程控制和紧急降落系统。
### 四、巡检流程1. 任务规划：根据电站布局、设备情况等，制定无人机巡检任务计划；2. 装备检测：无人机对搭载设备进行自检，包括相机、传感器、通信设备等；3. 起飞巡检：无人机依据规划好的航线，起飞执行巡检任务；4. 数据回传：无人机在巡检过程中，将航拍数据、传感器数据实时回传至地面监控中心；5. 数据处理：地面监控中心对接收到的数据进行实时处理与分析，生成巡检报告；6. 任务完成：无人机按照任务计划，自动返回并安全着陆，完成巡检任务。
cicc科普栏目扫盲史上最全最专业无人机知识普及1无人机是什么无人机是无人驾驶飞机的简称（Unmanned Aerial Vehicle），是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置的不载人飞机，包括无人直升机、固定翼机、多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机。
广义地看也包括临近空间飞行器（20-100公里空域），如平流层飞艇、高空气球、太阳能无人机等。
从某种角度来看，无人机可以在无人驾驶的条件下完成复杂空中飞行任务和各种负载任务，可以被看做是“空中机器人”。
按照不同平台构型来分类，无人机可主要有固定翼无人机、无人直升机和多旋翼无人机三大平台，其它小种类无人机平台还包括伞翼无人机、扑翼无人机和无人飞船等。
固定翼无人机是军用和多数民用无人机的主流平台，最大特点是飞行速度较快；无人直升机是灵活性最强的无人机平台，可以原地垂直起飞和悬停；多旋翼（多轴）无人机是消费级和部分民用用途的首选平台，灵活性介于固定翼和直升机中间（起降需要推力），但操纵简单、成本较低。
按不同使用领域来划分，无人机可分为军用、民用和消费级三大类，对于无人机的性能要求各有偏重：1）军用无人机对于灵敏度、飞行高度速度、智能化等有着更高的要求，是技术水平最高的无人机，包括侦察、诱饵、电子对抗、通信中继、靶机和无人战斗机等机型；2）民用无人机一般对于速度、升限和航程等要求都较低，但对于人员操作培训、综合成本有较高的要求，因此需要形成成熟的产业链提供尽可能低廉的零部件和支持服务，目前来看民用无人机最大的市场在于政府公共服务的提供，如警用、消防、气象等，占到总需求的约70%，而我们认为未来无人机潜力最大的市场可能就在民用，新增市场需求可能出现在农业植保、货物速度、空中无线网络、数据获取等领域；3）消费级无人机一般采用成本较低的多旋翼平台，用于航拍、游戏等休闲用途。
图：世界民用无人机使用领域构成。
2无人机技术难点1、飞控系统是无人机的“驾驶员”-更精确、更清晰飞控子系统是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心系统，飞控对于无人机相当于驾驶员对于有人机的作用，我们认为是无人机最核心的技术之一。
无人机基本组成结构一、引言无人机作为一种新型飞行器，其应用范围越来越广泛。
在各个领域中，无人机都可以发挥重要的作用。
本文将介绍无人机的基本组成结构。
二、概述无人机是由多个部件组成的复杂系统。
它们的构造和设计需要考虑到飞行器的重量、稳定性、控制和能源等方面。
下面将详细介绍无人机基本组成结构。
三、飞行控制系统1. 控制器控制器是无人机飞行控制系统中最重要的部分之一，它负责接收传感器数据和指令，并调整电动机或舵面以实现平稳飞行。
2. 传感器传感器是无人机飞行控制系统中另一个非常重要的部分。
它们可以检测飞行器周围环境的变化，例如气压、温度、湿度和加速度等。
3. 电动机电动机是驱动螺旋桨旋转的关键元素之一。
它们可以根据控制信号调整转速以实现不同高度和速度的飞行。
四、能源供应系统1. 电池大多数无人机使用电池作为其主要能源来源。
它们可以根据不同的电压和容量提供不同的能量输出，以满足不同类型的无人机。
2. 太阳能板太阳能板是一种可再生能源，可以将太阳光转换为电能。
在某些情况下，无人机可以使用太阳能板作为其主要或辅助能源来源。
五、载荷系统1. 摄像头摄像头是最常见的无人机载荷之一。
它们可以用于拍摄照片和视频，并用于各种应用程序，例如监视、测绘和安全检查等。
2. 传感器除了用于飞行控制系统外，传感器也可以作为载荷系统的一部分。
例如，红外线传感器可以用于检测目标温度变化，雷达传感器可以用于探测障碍物等。
3. 载荷吊舱载荷吊舱是一个封闭的舱室，可以安装在无人机下方，并携带各种类型的载荷。
这些载荷可能包括照相机、激光测距仪、红外线传感器等。
六、结构设计1. 机身无人机的机身通常由轻质材料制成，例如碳纤维、铝合金和塑料等。
机身的设计必须考虑到飞行器的重量和稳定性等因素。
2. 螺旋桨螺旋桨是无人机的关键部件之一。
它们可以根据不同的尺寸和形状提供不同的升力和推力，以实现无人机的飞行。
3. 舵面舵面是一种可以控制无人机姿态和方向的可动部件。
在古希腊神话中，有这样一个故事伊洛卡斯父子在战争中被打败，为了逃跑，他们用绳子和蜡将羽毛固定在胳膊上，然后朝着太阳的方向飞去，在接近太阳时，因蜡被融化，羽毛脱落，坠海而死。
伊洛卡斯父子懂得模仿鸟儿飞翔，但没有想到高温会将蜡融化，使羽毛脱落。
如今真的出现了能朝着太阳飞，而且必须依靠阳光才能飞行的飞行器――美国航空航天局（NASA）正在秘密研制的太阳能无人机，它用现代复合材料代替了蜡，用复杂的结构代替了鸟翼，可长时间地遨翔在万里蓝天。
下面我们就来看一看这种神秘的太阳能无人机的近况、相关技术、主要型号及其用途。
NASA对太阳能无人机的研究用太阳能作为飞机的能源，这种想法由来已久，也有人尝试过，但真正开始进行型号研制并取得进展却是近年来的事。
美国航空航天局（NASA）经过多年的研究之后，提出了一个称为ERAST（即环境研究飞机和传感器技术）的计划，实际上就是美国的发展太阳能无人驾驶飞机计划。
这个计划一直在秘密实施，直到近来才先后向外界透露了一些情况。
据介绍，目前这项计划进展得比较顺利，已经有四种型号的太阳能无人机样机先后问世。
最早的型号是“探索者”（Pathfinder），其后是称为“探索者＋”（PathfinderPlus）的改进型，第三种型号叫“百人队长”（Centurion），最新的型号是“太阳神”（Helios）。
这四种型号的太阳能无人机，都是位于加里福尼亚州的大气环境公司所制造，并且先后开始试飞。
在试飞中，它们曾创造了两个方面的记录一是首次实现了太阳能动力飞行；二是创造了螺旋桨无人机飞行高度达到20000米以上。
这两项记录的每一项都意味着太阳能无人机向成功和实用迈出了非常重要的一步。
特别是实现了太阳能动力飞行，标志着这种飞行器长时间、长距离的不着陆飞行将成为可能。
在理论上，只要不出现机件损坏，它的续航时间和航程都是无限的。
最先打破这两项记录的是“探索者”太阳能无人机。
它不但成功地使用了太阳能作为飞机的动力能源，而且能在20000米以上的高空正常使用。
在此之前，飞行高度达到20000米以上仍能保持正常飞行的只有为数不多的几种飞机，其中包括美国的U－2高空侦察机、前苏联的M－55高空侦察机、美国的SR－71侦察机和最近因失事而全部停飞的法英合作研制的“协和”号运输机。
况且这些都是喷气式飞机，而螺旋桨飞机至今无人企及。
这主要是因为在这个高度上空气比较稀薄，只相当于火星表面的空气条件，飞机长时间飞行很困难，也很危险。
飞行员要穿着性能非常可靠的抗荷服，发动机要有良好的高空工作性能，螺旋桨要有在高空使用的能力。
对于太阳能无人机来说，由于无人驾驶，因此无须考虑飞行员的生存和工作条件。
要想使飞机能在20000米以上的高空条件下飞行，必须提供足够的升力。
解决这个问题，对于低速飞机来说通常的办法是选择合适的翼型、加长翼展、加大机翼面积，以尽可能地增大飞机的升力，同时也要千方百计地减轻飞机重量。
因此，我们从本文的插图中可以看到，这些太阳能无人机的翼展都很长，翼面积非常大，而且主要是采用比较轻的新型材料制作的。
现在研制的几种太阳能无人机的翼载荷都很小，如“太阳神”太阳能无人机，其翼载荷还不到3公斤/平方米。
为了作到这一点，生产厂家不得不在机翼上全部采用新型的复合材料，如卡夫拉、碳纤维、奥美丝等，以及用优质的胶卷膜片作为机翼蒙皮。
这样的机翼，不但重量轻、翼载荷小，而且具有良好的柔韧性，可防止机翼在飞行中折断。
为了减轻这种飞机的重量，还不能象传统飞机那样装很多设备，只能装必须装备的设备。
太阳能飞机虽然不重，但翼展很长，因此其机动性肯定比不上小型飞机。
为了尽可能地提高它的机动特性，所以安装了很多操纵面，如“百人队长”无人机就在机翼后缘装了60个可操纵的舵面，而“太阳神”则更多，一共有72个舵面，可算得上是舵面最多的飞机。
它们主要用于操纵飞机的俯仰和滚转运动。
光有这么多舵面还不够，有时还需要用发动机进行不对称操纵来帮忙。
由于采取了这些技术措施，尽管太阳能无人机的翼展很大，但飞机的机动性还是不错的。
据介绍，“太阳神”太阳能无人机的转弯角速度可达到5度/秒，其盘旋半径只比它的翼展长度大一点。
由于是无人驾驶飞机，所以没有供飞行员使用的驾驶舱。
从现有四种太阳能无人机的总体设计来看，翼下都设有多个流线形的扁平吊舱。
它们至少有三个作用，一是在其内安装设备；二是在其下安装轮子，作起落架使用；三是可起方向稳定作用，相当于一般飞机的垂直尾翼。
此外，由于太阳能无人机的翼展很长，飞行时因为受载荷的影响两翼外侧会往上翘，这有益于提高飞机的稳定性，相当于机翼上后角的作用。
太阳能无人机的关键技术研制太阳能无人机主要有两个关键技术问题要解决一是要能有效地将太阳能收聚起来，二是如何解决夜间和阳光微弱时的能源问题。
众所周知，利用太阳能作为动力能源早在航天器（如卫星）上就已经应用。
不过航天器一般都是在离地球几百公里以上的外层空间飞行，而太阳能无人机只能在二三十公里的大气层内飞行，两者的条件有很大差别。
外层空间的空气非常非常稀薄，离太阳近，阳光非常强，收聚自然容易。
太阳能无人机飞行高度虽然比一般飞机要高，但仍然属于大气层内，由于受大气的影响，阳光要弱得多，而且有时还会受到云的遮挡。
要想在这种条件下有效地收聚太阳能，必须有高效的太阳能电池。
据介绍，他们在“探索者＋”型无人机上使用了一种由加理福尼亚太阳能动力公司研制的新型光学导电体。
采用这种导电体制作的太阳能电池，可比原“探索者”无人机上使用的太阳能电池提高能量14％。
将太阳能转化为驱动飞机前进的动力，则是由电动发动机来实现的。
美国的太阳能无人机上装的发动机，是由大气环境公司生产的无电刷电动发动机。
每个发动机重5公斤。
在地面上，发动机的转速为200转/分；而在最大高度时，发动机的转速可达2000转/分。
为保证飞机高空飞行的可靠性，发动机采用了固定式的螺旋桨。
由于从地面起飞，阳光相对较弱，飞机的爬升速度很小，只有100米/秒左右，飞机要爬升到巡航高度通常需要3个多小时。
而且起飞时间，一般要安排到早上，才能达到最高飞行高度。
起飞时要选择风小、晴朗的天气，使太阳能发动机能产生足够的推力。
如果要在有云的天气里安排起飞，就要靠电瓶的供电来维持，直到飞机穿出云层。
这种飞机的起飞速度和着陆速度都很小，基本上与运动员骑自行车的速度差不多。
按设计要求，将来投入实用的太阳能无人机需要在天上飞行几个星期，甚至数月。
这时必然经过夜间飞行，即使是在白天，如果飞行高度不够高的话，也可能遇到有云遮挡，阳光较弱的情况。
如何解决在夜间和阳光微弱条件下的能源，是太阳能无人机必须解决的又一个技术问题。
NASA采用的是一种称为“头盒”的技术使这一问题得到解决。
经过研究表明，现有的锂铝电池还不能满足飞机整个夜间飞行的能源需要，必须有一种能提供200瓦/小时的高能电池。
于是，NASA了解到其它无人机采用的一项技术，即一种长效燃料电池。
这种电池的工作原理是通过氧和氢来发电的，并已被航天器和汽车所广泛应用。
为了满足太阳能无人机的需要，美国大气环境公司对这种电池进行了进一步地改进。
改进后的燃料电池具有可还原性。
也就是说，使用后可还原，还原后再使用。
只要飞机携带有液态氢和氧气储存器，存储器不断地向燃料电池输出液态燃料，就可为飞机的夜间飞行提供电能。
掌握这种技术的除美国外，法国也能制造这种可还原性燃料电池。
据说，美国大气环境公司在研制这种可还原性燃料电池时，还采用了特制的电解材料，用这种材料产生电能可使可还原性燃料电池达到前所未有的水平。
不过，目前这种电池的稳定性不好，尤其是在高空低温条件下有工作不正常的情况，以及高空条件下结冰等问题，有待进一步完善。
NASA认为，这些问题估计要到2003年才能全部解决。
到那时，太阳能无人机就可以在20000米以上高空连续飞行近百小时。
另外值得一提的是太阳能无人机的飞行控制问题。
由于它飞得高，且连续飞行时间非常长，因此地面控制相对比一般无人机的难度要大。
好在大多数情况太阳能无人机是靠预先输入的程序控制飞行的，只有在起飞和着陆时才需要地面操纵者进行遥控。
不仅如此，如果太阳能无人机与地面控制中心失去联络，飞机有能力自行返航着陆。
它还装有一个伞降系统和一个定位信标系统，以备应急情况下使用。
正在试飞的四种太阳能无人机花了近十年的时间，美国NASA研制了四种太阳能无人机原型机，目前正在进行第一阶段的试飞计划。
这四种太阳能无人机有类似的之处，但又各有不同，下面分别作一简要介绍。
第一种型号“探索者”是于1993年首飞的。
它采用平直翼和双吊舱设计，是四个型号中最小的一种。
翼展25米，展弦比12，机长6米，翼面积71平方米。
共装6台发动机，单台功率5千瓦。
起飞重量252公斤，有效载荷45公斤。
飞行速度30公里/小时，升限21000米，续航时间14～15小时。
1995年，“探索者”太阳能无人机曾创造过15530米的飞行距离和19970米的飞行高度记录。
后来，在夏威夷上空，又创造飞行高度21600米的记录。
第二种型号“探索者＋”太阳能无人机，是在“探索者”基础上发展而成的，1998年出厂，同年首次试飞。
该机仍然采用平直翼、双吊舱设计，但尺寸更大。
翼展33米，展弦比15，机长6米，翼面积87平方米。
共装8台发动机，单台功率仍然为5千瓦。
起飞重量315公斤，有效载荷65公斤。
飞行速度为30公里/小时，升限为24000米，续航时间白天可达到14～15小时、夜间为2～5小时。
改进型“探索者＋”有许多新特点，不管是在气动特性，还是动力系统上都有所突破。
飞机采用的翼型也更适合高空飞行。
特别是在机翼上表面安装了新型的太阳能电池板。
这种电池板采用了由加里福尼亚太阳能动力公司研制的新型光学导电体。
采用这种导电体制作的太阳能电池，其能量比在“探索者”上用的太阳能电池提高了14％。
使“探索者＋”获得的能量，从8千瓦提高到15千瓦。
这个能量足可以供两台发动机工作使用。
另外，在操纵系统方面也进行了改进。
由于采取了这些改进措施，在1998年的试飞中，使它的飞行高度达到了24800米。
第三种型号是“百人队长”，已经开始试飞。
这种太阳能无人机尺寸更大，飞高度更高，航程也更远。
该机采用了由五段矩形翼组成的大展弦比机翼，底下有4个吊舱，机翼前安装了14台发动机。
其翼展达到了68米，是“探索者”太阳能无人机翼展的两倍。
为了避免飞机在起飞、着陆以及转弯时产生翼尖失速，外段机翼设计了10度左右的上反角。
由于“百人队长”采用了4个翼下吊舱，内部可携更多的有效载荷或设备。
在30000米高度飞行时，它的有效载荷为50公斤；在24000米高度时，有效载荷则可达到600公斤。
目前，“百人队长”还没有装太阳能电池板。
在1998年的试飞中，爬升到24800米高度的能量是用机载锂铝电池所提供的。
