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全球翼展最大太阳能复合材料无人机将于明年4月

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太阳能无人机

  极光飞行科学公司在波音的支持下正在建造大型太阳能无人机“奥德修斯”,该机设计留空时间为3个月。“奥德修斯”翼展74米,目前正在进行地面测试。由于尺寸过大,该机被分成三段装入位于弗吉尼亚州马纳萨斯的极光总部飞机库。完成测试后,“奥德修斯”将在2019年2月底由集装箱货船运至波多黎各开始飞行测试,初步计划在2019年4月23日首飞。极光飞行科学公司还正在建造第二架飞机,同时也已启动了第三架飞机相关工作。第一架飞机将由电池驱动,装有测试用太阳能电池。第二、三架飞机将使用太阳能驱动。

  对极光首席执行官约翰·朗福德来说,“奥德修斯”是其长久以来的梦想。他在1988年带领麻省理工学院代达罗斯飞机项目团队创造了保持至今的人力飞行三项纪录。基于从代达罗斯项目获得的低雷诺数空气动力学和轻质复合材料结构知识, 朗福德于1989年建立了极光飞行科学公司,目标是用其在代达罗斯团队的经验开发科研用高空长航时无人机。

  实际上,极光飞行科学公司从成立之初就一直开展高空长航时飞行器研发。2008年,极光公司被DARPA授予“秃鹫”项目合同,开发大型可留空至少5年的太阳能无人机。极光科学飞行公司的飞机采用独特的Z型机翼构型,机翼白天部分折叠,夜晚展开。在“秃鹫”项目中, 极光改进了人力的“轻鹰”飞机,形成了2009年首飞的“日光鹰”无人机。

  目前正在研发的“奥德修斯”采用更为简洁的设计,翼展超过波音777X,有三个尾翼和六个螺旋桨。全动垂直和水平尾翼安在三个机身上,提供俯仰和偏航控制。外侧的两个尾翼会使机翼弯曲以控制滚转,机翼上没有滚转控制面。由阿尔塔设备公司(Alta Devices)提供的光伏电池效率为百分之二十多,在此情况下,光伏板不是问题,主要问题是能源存储。光伏电池集成到飞机结构中,提供相对高的比能量。薄壁碳纤维管构成长而轻并且强度高的翼梁和机身的箱形截面桁架以及机翼和尾翼的桁肋。三个机身中的一个结构重量仅不足30千克。

  为了适应飞行过程中机翼的弯曲,飞机的机身结构被设计组装成桥型。桁肋部位的蒙皮壁板联结成V型的外扩联结点, 可在机翼弯曲时产生相对活动。上层蒙皮是玻璃纤维,承受气动压力载荷,下层机翼、机身、尾翼采用更轻的塑料薄膜。电池系统、航电、载荷装在三个机身内,极光建造的电池包使用数以千计的光伏电池。使用了峰值功率跟踪技术,匹配太阳能光伏电池和电池包的输出最小化损耗。

  极光飞行科学公司还为该机开发了电机和双叶可变距螺旋桨,安装于机翼的下方和前方,保证气流稳定以提高效率。三条电动系统可保证机翼三段上的螺旋桨不会同时停转。三冗余飞控系统基于猎户座和极光的半人马座可选有人驾驶飞机,使用了下一代软件。“奥德修斯”的起飞过程是由卡车拉着飞机的拖车到跑道上, 然后飞机从定位板上起飞,降落时使用一次性起落架。


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