新华社北京6月13日电题：“攀上”2万米天空的中国“彩虹”——我国首个临近空间太阳能无人机试飞成功
新华社记者李松、白国龙
翼展45米、表面布满太阳能电池板，外形“科幻”；未来一次飞行可达数月甚至数年，具备“准卫星”特征；可充当“空中移动WIFI”基站、高空实时监视定位，应用前景广阔……近日，我国彩虹太阳能无人机成功完成2万米以上高空飞行试验，这使我国成为继美、英之后，第三个掌握临近空间太阳能无人机技术的国家。
具备完全独立自主知识产权的太阳能无人机“一飞冲天”，有望成为中国“智造”的又一经典之作。
超高空、长航时、易保障——中国“彩虹”攀上高空
最近，西北某机场，天气晴朗，翼展达45米的彩虹太阳能无人机沿跑道缓缓滑出，并平稳飞离跑道，逐步攀升到2万米的临近空间。在逾15小时的飞行过程中，无人机飞行状态平稳、姿态可控，有条不紊地按设计航迹飞行，最终实现平稳降落，试飞取得圆满成功。
载重能力超过国外同类型无人机、关键技术实现国产化、在军民领域有广泛应用前景……作为中国“智造”的最新成果，彩虹太阳能无人机凭借超高空、长航时、易保障三大“法宝”，迈向世界先进水平。
距离地面20—100公里的空域被称为临近空间，对于传统燃料消耗型飞机而言，太过稀薄的空气，让发动机功率显著下降，失去了“用武之地”。但这里却是全身布满太阳能电池板的无人机展现优势的空间，“依靠太阳光提供全机能源，电动螺旋桨推进，未来还有望实现数月甚至更长时间飞行，超高空、长航时让太阳能无人机大展身手。”彩虹太阳能无人机项目负责人李广佳介绍。
谈及彩虹太阳能无人机的技术特点，彩虹系列无人机总工程师石文也是滔滔不绝，如数家珍，“彩虹太阳能无人机另一技术优势，还在于具有较高的运行效费比。其机载系统简单，也无需加油等保障设备。由于航时超长，完成持久性任务无需频繁更替轮换。”
太阳能无人机以太阳光能作为能源，在白天将多余能量储存在蓄电池中。在夜晚，通过蓄电池持续飞行。“和以化学燃料为能源的飞机相比，太阳能飞机不污染大气，是真正的绿色环保飞行器，也是未来无人机发展的重要方向。”石文说。
太阳能飞行“俱乐部”中国终占一席之地
1917年英国人研制成功了世界上第一架无人机，自此拉开了全球无人机发展和创新的序幕。时至今日，太阳能飞机已经成为世界航空科学发展的前沿，是世界各国技术和产业竞争的重要领域，发展方兴未艾，成果迭出，竞争也很激烈。
美国太阳能飞机研制起步较早，1980年便将太阳能飞机项目列入国家计划，并相继研制“探路者”“太阳神”等太阳能飞机；作为当今太阳能飞机发展的领先国家，2007年英国“微风”无人机在空中飞行时间达到54小时，飞行高度超过1.5万米。
而不添加任何燃料、不排放任何污染物，实现环球飞行壮举的瑞士“阳光动力２号”太阳能飞机更曾广受关注。“阳光动力2号”以碳纤维为主材料，重量仅有2300千克，与一辆小型汽车相当。在2015-2016年环球飞行期间，最多曾达到118小时不间断飞行，是世界太阳能飞机发展的重要成果之一。
太阳能飞机作为全世界竞相研发的飞行器，各国之所以愿意投入巨资和人才资源，除了其拥有广阔的应用前景之外，还在于作为前沿科技产品，其技术和产业集成带动能力相当强大。
“太阳能无人机工程涉及气动、结构、储能电池等多个技术领域，目前其关键技术仍是世界航空产业发展的难题，有不少技术空白点。”李广佳告诉记者，在太阳能飞机发展领域，中国起步较晚，但独具特色，以彩虹太阳能无人机为代表的飞行器进入临近空间，展示了中国占据该领域一席之地的雄心壮志。
彩虹起点高，一“出生”就站上了航空前沿
“彩虹起点高，一‘出生’就站上了航空前沿。”通过彩虹太阳能无人机这一创新产品，中国技术团队解决了总体、气动、飞行控制、能源动力高效应用等关键技术难题。
中国航天科技集团公司第十一研究院是彩虹太阳能无人机的研制单位，其下属的彩虹无人机科技有限公司副总工程师贾永清说，航空技术发展最忌“一出生，就落后”。彩虹太阳能无人机虽是从“一张白纸”起步的，但一开始就向世界最先进水平看齐。
任何科研进步都不是一帆风顺的。在2013-2014年间，彩虹太阳能无人机研制也曾遇到巨大挑战：飞机在低空强紊流飞行时经常“上蹿下跳、左摇右晃”。为了解决这个问题，研制团队艰难攻关，在理论和工程层面，历时一年多，解决了无人机在复杂气象条件下精确控制的问题，不但让飞机飞了起来，还飞得稳、飞得高。
“同时，相关科研人员还通过实施无人机平台概念研究及小型验证机研制、关键技术研究和方案论证，40余米翼展大尺度技术验证机低空及高空飞行试验等，逐步建立完善了太阳能飞机的设计和试验方案 。”贾永清说。
“依托彩虹太阳能无人机等项目的带动，并配套研发高强度轻质石墨烯新材料、新型太阳能电池、新型储能手段等技术和产品，有助于进一步推动中国航空产业的发展。”石文说，未来我国太阳能无人机还将向超高空、超长航时、大型化、实用化方向发展，前景值得期待。
数据中继、高空监视、应急通信……“彩虹”未来前景广阔
科技的进步，最终目的是要服务人类。只有找准应用市场，才有持续发展的基础和潜力。类似彩虹太阳能无人机这样的创新产品，“瞄准”了经济社会发展应用需求，能提供多功能的技术服务和产品。
根据发展规划，彩虹太阳能无人机未来将具备“准卫星”的特征，作为空中平台，提供持久的数据中继和4G/5G通信，部分替代通信卫星功能，实现区域全覆盖的不间断态势感知、中继通信服务。
例如，彩虹太阳能无人机一大应用前景，就是可以建设“空中移动WIFI”基站，为偏远地区或海岛提供较为便捷、廉价和响应迅速的移动通信和互联网接入服务，避免传统光纤或微波传输的巨大建设、使用和维护成本，降低信息化门槛。
“从经济社会发展广泛的领域而言，太阳能无人机服务领域还可以拓展到森林资源普查、农业普查、防洪防汛的监测预报、重大地质灾害的实时评估与救援等。”石文说，在发生地震、洪灾或森林火灾时，还可替代中断的通信，保持受灾地区与外界的联络。
