无需动力太阳能飞机（不用燃料的永动机）

无需动力太阳能飞机（不用燃料的永动机）太阳能飞机昼夜飞行理论上，太阳能飞机由于避免了传统机载燃料这一负担，能在空中连续飞行至少一夜、数周甚至更长的时间，这无疑将对科学研究或军事应用带来可喜的福音，但科学家说，为了夜间飞行而寻找能够积聚、保存日间能源的最好的方式，这本身就是进一步发展太阳能无人机技术中的一个重要难题。事后经调查，“太阳神”号在空中飞行36分钟时突然遭遇强湍流，引起两个翼端向上弯，致使整个机翼诱发严重的俯仰振荡，超出飞机结构的扭曲极限。据最近公布的最终调查结果称，“太阳神”号会在空中解体，关键原因是采用不合适的分析方法评估布局变化引起的技术风险，以致造成太阳神对湍流非常敏感。太阳能飞机是以太阳辐射作为推进能源的飞机。太阳能飞机的动力装置由太阳能电池组、直流电动机、减速器，螺旋桨和控制装置组成。为了获取足够的太阳能，飞机机翼面积较大。上世纪80年代初，美国研制出“太阳挑战者”号单座太阳能飞机。该机翼展14.3米，翼载

早在古代，人类就有渴望像鸟一样在翱翔天空的飞天梦，美国莱特兄弟将这一理想变成了现实。从飞机发明以来，地球上面的天空就再也没有安静过，从螺旋浆飞机到喷气式飞机，从小型单座飞机到承载数百人的大型客机，从将步枪搬上飞机到现代的隐形战斗轰炸机，新型飞机层出不穷，丰富着地球上空的舞台，延伸着人类的飞行之梦。

可传统的飞机在飞行时需耗费大量的油料，由于载油量有限，飞机一次航行的时间和里程受到较大的限制；而且由于高空空气稀薄，发动机功率下降，飞行高度也受限制。为解决这个难题，一种依靠太阳能作动力的飞机应运而生，它能否圆人类长时间滞空的梦想、是否将成为未来空战的新主角呢？

太阳为地球带来光明，并提供无尽的热量，我们的生活离不开太阳能。为了不受昼夜和气候变化等的影响，将太阳光的热能转换成电能并储存起来的太阳能电池，给人们提供稳定的可以储存的能源。今天的太阳能电池采用低成本的硅，能量转换效率为13%；更耐辐射的砷化镓的能量转换效率为19％。先进的太阳能电池包括薄膜、多晶(或非晶)硅多带隙(MBG)，它们的成本更低，效率更高，更耐辐射。现在最好的太阳能电池转换效率达到27％。

目前，应用在轻型飞机的太阳能电池厚度一般为125微米，密封厚50—100微米，覆盖层厚25微米，每千克太阳能电池可以产生200瓦电力。如果采用超薄(5微米)砷化钾做太阳能电池，输出会更高。使用复合材料制造的光学设备和 结构的太阳电池阵列能够提供2570瓦电力。比功率为每千克质量60瓦。

太阳能飞机是以太阳辐射作为推进能源的飞机。太阳能飞机的动力装置由太阳能电池组、直流电动机、减速器，螺旋桨和控制装置组成。为了获取足够的太阳能，飞机机翼面积较大。上世纪80年代初，美国研制出“太阳挑战者”号单座太阳能飞机。该机翼展14.3米，翼载荷为60帕，飞机空重90千克，机翼和水平尾翼上表面共贴有16128片硅太阳电池，在理想阳光照射下能输出3000瓦以上功率。这架飞机1981年7月成功地由巴黎飞到英国，平均时速54千米，航程290千米。但此时，太阳能飞机还处于试验研究阶段。它的有效载重和速度都很低。

在“太阳挑战者”号研制的基础之上，美国又研制出更先进的太阳能飞机——“太阳神”号。“太阳神”号用碳纤维合成物制造，部分起落架材料为越野自行车车轮，整架飞机仅重590公斤比小型汽车还要轻；机身长2.4米，活动机翼全面伸展时达75米，连波音747飞机也望尘莫及。太阳神号机身上装有14个螺旋桨，动力来源于机翼上的太阳能电池板。

“太阳神”号曾于1999年在加州试飞，2001年研究人员将太阳神”号运往阳光和风力更适宜飞行的夏威夷，装上65000片太阳能板，由地面两名机师透过遥控设备。驾驶；在10小时17分的飞行中，“太阳神”号飞达至22800米的目标高度。研究人员预计。“太阳神”号最高可飞到30000米高空，超出喷气式客机飞行高度3倍多。不幸的是，2003年6月26日，太阳神”号在实验时坠毁在离夏威夷群岛不远的太平洋水域中。

事后经调查，“太阳神”号在空中飞行36分钟时突然遭遇强湍流，引起两个翼端向上弯，致使整个机翼诱发严重的俯仰振荡，超出飞机结构的扭曲极限。据最近公布的最终调查结果称，“太阳神”号会在空中解体，关键原因是采用不合适的分析方法评估布局变化引起的技术风险，以致造成太阳神对湍流非常敏感。

太阳能飞机昼夜飞行理论上，太阳能飞机由于避免了传统机载燃料这一负担，能在空中连续飞行至少一夜、数周甚至更长的时间，这无疑将对科学研究或军事应用带来可喜的福音，但科学家说，为了夜间飞行而寻找能够积聚、保存日间能源的最好的方式，这本身就是进一步发展太阳能无人机技术中的一个重要难题。

自宣布“太阳脉动”计划以来，瑞士洛桑联邦技术研究已设计太阳能飞机“太阳脉动二号”，飞机机翼上装有超过1700块太阳能电池，并实施环球试飞——2016年，瑞士探险家贝特朗·皮卡尔驾驶太阳脉动二号在56小时的无间断飞行后，成功完成从夏威夷到加利福尼亚全程长达4300公里的艰难试飞任务。

太阳能飞机最引人注目的一个环节是控制系统。洛桑技术研究所正在研制一种机器人设备，为能够自动完成控制任务，飞行员还可穿戴一种完全计算机化的飞行背心，通过躯体来感觉飞机的飞行状态。某个机翼的动力压力变化可引起飞行员躯体相应部位一定比例的压力变化，同样，飞机也可感受到人的自我感觉，如果飞行员感到疲倦、精神紧张或有其它不良反应，相应设备可及时通知他，使它产生足够的重视。总之，实现人机完全互动，是这种飞机获得成功的前提。

现在世界上通用的飞机，大多使用吸气式发动机提供动力，一遇高空空气稀薄，发动机功率就下降，因此，现有飞机的飞行高度和续航能力很难进一步提高，而以太阳能为动力的飞机，完全可以弥补这些不足，飞得更高更远。正是这些优点，使得太阳能无人机在资源调查、环境监测甚至军事预警等方面有着广泛用途。比如：在发生地震、洪灾或者森林火灾时，可以替代中断的通信，使受灾地区与外界保持联络还能在台风上空飞行，跟踪和检测暴风雨；此外还能到核爆现场采样，在预定空域长时间盘旋侦查敌情，校炮或者为战机指引攻击目标。

目前，美国、英国、以色列、日本等国都在积极开展对太阳能飞机的研究。据悉，英国正在进行一项太阳能轻型无人驾驶飞机的研究项目——“西风3号”。据称这架”西风3号”的轻型飞机能耐飞至12万米的高空。尽管飞机的翼展达到36米，但其重量同一岁幼儿的体重差不多，仅为12公斤。

中国也开展了太阳能飞机的研究计划，“绿色先锋”是我国第一项太阳能无人机的正式方案。在2002年第四届珠海航展上，由珠海新概念航空器研究中心设计的世界首创的“复合飞翼式”太阳能无人机已经完成了原机1/4大小的技术验证机试飞，据介绍，该机采用了与一般复式机翼不同的构造，不但起到了大翼展的气动作用，而且全机重量很轻。这种结构可在无人机上下两个翼面铺设太阳能光电管，上翼面接受来自太阳光的直接辐射，下翼面接受云层和大气微粒反射的阳光，从而使无人机接收太阳辐射能的效率显著提高，这个方案的实施，标志着我国在太阳能无人驾驶飞机研制方面取得了新的突破。