△ 視頻：我國首款大型太陽能無人機 成功完成兩萬米高空飛行
彩虹太陽能無人機“一飛沖天”
翼展 45 米、表面佈滿太陽能電池板，造型奇特；未來一次飛行可達數月甚至數年，具備“準衛星”特點；可充當空中移動 WIFI 基站、能高空實時監視定位，應用前景廣闊 …… 前不久，我國彩虹太陽能無人機成功完成 20000 米以上高空飛行試驗，使我國成為繼美、英之後，第三個掌握臨近空間太陽能無人機技術的國傢。
太陽能無人機被稱為“大氣層衛星”，不僅具備超高空飛行能力，而且因航時長、偵察范圍廣、生存能力強等特點，受到世界各國的關註。中國航天空氣動力技術研究院一直從事飛行器空氣動力綜合技術研究，這些年他們利用技術優勢，將目光投向無人機領域，在推出彩虹系列察打一體無人機後，再次放飛瞭我國首架臨近空間太陽能無人機。具備完全獨立自主知識產權的太陽能無人機“一飛沖天”，成為中國“智造”的又一創新之作。
從“雲下”到“雲上”，
“彩虹”跨越的不僅僅是高度
談到彩虹太陽能無人機，我們不妨首先看一組數據 ——
世界上最大的民航客機空客 A380 最大巡航高度：13000 米；
美國最先進的五代機 F-22 最大升限：19000 米；
彩虹太陽能無人機飛行高度：20000-30000 米。
從數據上可以看出，彩虹太陽能無人機明顯“高人一頭”，從“雲下”到“雲上”，飛上瞭一個新高度。
“彩虹”的“爬高”過程可不簡單。彩虹太陽能無人機項目啟動伊始，研發團隊便確立瞭超高空和長航時兩大目標，讓“彩虹”在技術性能上達到甚至超越國外同類型無人機。
在裝備展示廳，筆者看到瞭彩虹太陽能無人機的模型。眼前的彩虹太陽能無人機造型奇特，整體設計簡約流暢，機翼像是一張加裝太陽能矽板的紙片。彩虹太陽能無人機總工程師石文介紹：“這種設計，是為瞭更好地提高無人機的升阻比，讓無人機飛得更高。”太陽能無人機完全依靠“吸收”太陽能維持飛行，如果白天“吃不飽”，晚上就會“餓肚子”，“飛得遠”便是一紙空談。在一次飛行論證中，研發人員發現，隨著緯度、海拔等條件變化，電池板吸收轉化太陽能的效率會發生改變，直接影響到無人機的飛行安全。
“萬米高空可沒有加油站。”石文對筆者說，能源問題是太陽能無人機研發過程中繞不過的“攔路虎”，研發人員多次對控制系統進行升級，從外形的微小改進到分系統的逐級優化，最後利用高效率的太陽能電池板和輕質高效的輸電電纜，延續瞭彩虹無人機的飛行時間。
載重能力超過國外同類型無人機、關鍵技術實現國產化、在軍民領域有廣泛應用前景 …… 作為中國“智造”的最新成果，彩虹太陽能無人機憑借超高空、長航時兩大“法寶”，達到世界先進水平。
從構思到首飛，
中國“智造”追上瞭技術前沿
美國早在 1980 年便將太陽能無人機項目列入國傢計劃，相繼研制出“探路者”“太陽神”等型號無人機。作為當今太陽能無人機技術領先國傢，英國在 2007 年試飛的“微風”無人機，空中飛行時間達到 54 個小時，飛行高度超過 15000 米。
在航空領域有一種說法，航空技術發展最忌諱“一出生，就落後”。
話雖這麼說，但 15 年前太陽能無人機項目啟動時，研發團隊不得不面對技術層面上的一片空白。
國外的技術拿不來、學不到，“彩虹”又是如何完成追趕，在太陽能無人機領域占據一席之地的？
對於這個問題，全程陪伴“彩虹”成長的石文最有發言權。他把十幾年的心血全部傾註在“彩虹”項目上，親歷瞭“彩虹”研發背後的種種艱辛。
“為瞭讓 ‘ 彩虹 ’ 順利 ‘ 出生 ’，我們進行瞭大量試驗和論證。”回想起那段歲月，石文感慨地說，他們從飛機外形到內部設計，甚至每一個細小零部件都要建立規劃圖和計劃表，保證技術參數全部達標。
第一架小型驗證機雖然隻安裝瞭 2 個螺旋槳，但成功解決瞭如何“上天”的問題。“上天”看起來不難，但對彩虹太陽能無人機來說並非一帆風順。理論分析、建模仿真 …… 盡管之前做瞭大量準備工作，但在變幻莫測的高空環境下依舊會出現很多無法預料的情況，即使是突如其來的一陣風，也會讓研發人員“心驚肉跳”。
石文清楚地記得，2013 年，驗證機在低空強紊流飛行時經常左搖右晃。為瞭解決這個問題 , 研發團隊在理論和工程層面展開艱難攻關 , 歷時一年多 , 解決瞭無人機在復雜氣象條件下精確控制的問題 , 不但讓飛機飛瞭起來，還飛得高、飛得穩。
從平臺概念發展到小型驗證機，翼展從 10 米擴展到 45 米，在百餘次飛行試驗和後期改進中，研發人員積累瞭豐富的試驗數據和使用經驗，並逐步建立完善瞭太陽能無人機的設計和試驗方案。“未來彩虹太陽能無人機還將向超高空、超長航時、大型化、實用化方向發展，前景值得期待。”石文說。
從“滿載”到“減負”，
真正的“高大上”是高效實用
穿過林蔭小路，筆者來到一座半透明的玻璃廠房前，在這裡終於看到彩虹太陽能無人機的真面目。整架無人機沒有蒙皮和鉚釘，機身全部用一種塑料薄膜包裹。石文對筆者說：“這種特殊的薄膜看似薄如蟬翼，但具備防熱、防壓、防紫外線等功能，大大提高瞭無人機在臨近空間的生存能力。”
“我們研制無人機不是用來挑戰極限數據，而是為瞭高效實用。”石文說，經過科學的論證和試驗，他們對無人機整體設計進行“減負”，讓彩虹太陽能無人機飛起來更加輕盈。
從“滿載”到“減負”，石文形容在做一道“算術題”。彩虹太陽能無人機受到飛行重量的制約，要想搭載更多的任務載荷，設計時必須對每個零部件的重量“錙銖必較”，盡可能地減少無人機的自身重量。
每個零部件重量減少數克至數十克，整個系統就會有幾十公斤的“減負”。這種精益求精的設計理念，在彩虹太陽能無人機身上處處得到體現：機翼上佈滿成千上萬塊小晶體矽太陽能電池，每一塊都經過研發人員的精心設計；機翼與螺旋槳之間一根普通的連接桿，濃縮瞭十幾項技術專利；連接機身和垂尾的尾撐有十幾米長，普通人一隻手便可輕松提起 ……
科技的進步，最終目的是要服務人類。隻有找準應用市場，才有持續發展的空間和潛力。根據發展規劃，彩虹太陽能無人機未來將具備“準衛星”的特點，作為空中平臺，提供持久的數據中繼和 4G/5G 通信，部分替代通信衛星功能，實現區域全覆蓋的不間斷態勢感知、中繼通信服務。
作為國內知名的軍工研究院，“民用反哺軍用”是研發團隊始終堅持的發展方向。如何讓彩虹太陽能無人機乘著軍民融合的“東風”飛向軍營？石文告訴筆者，外軍給他們提供瞭一些經驗。2009 年，美國國防部啟動瞭“禿鷲”項目，計劃研制一種續航時間為 5 年的太陽能無人機，可以執行情報偵察、監視和通信中繼等軍事任務。
目前，研發團隊已經將太陽能無人機作為功能平臺，把加裝水文、氣象、通信、監視等功能模塊列入規劃。在軍民領域，彩虹太陽能無人機未來應用前景廣闊。
（胡爾根田沛羽孟嵐）
彩虹傢族的“型譜”
作為彩虹無人機的“娘傢” —— 中國航天空氣動力技術研究院，自 2000 年進軍無人機領域，先後研制出多款彩虹無人機。這些無人機尺寸從小到大，起飛重量從輕到重，應用方面從偵察到察打一體，形成瞭較為完整的體系。下面我們來認識一下彩虹無人機傢族的部分成員吧 ——
彩虹傢族的“開山之作”當屬彩虹 -1 無人機，它采用火箭助推發射，傘降回收的方式，主要用於中近程距離偵察。彩虹 -1 作為彩虹傢族的“老大哥”，在沒有任何經驗的情況下研制成功，對彩虹系列無人機發展有重大意義。
彩虹 -4 無人機作為彩虹傢族的“經典之作”，曾出口多個國傢，多次參與打擊恐怖分子等軍事行動。彩虹 -4 無人機首次提出以載荷、武器操作為中心的設計新理念與系統設計方法。高度智能化、低成本等特點，靠著“打”出來的名氣，讓它在國際市場有很強的競爭力。
作為彩虹傢族的翹楚，彩虹 -5 無人機具有載重大、長航時、航程遠等特點，可掛載多種武器。彩虹 -5 可以與彩虹 -4、彩虹 -3 無人機形成高低搭配，執行不同的作戰任務。根據作戰對象不同，彩虹 -5 可掛載不同重量級的對地攻擊導彈或制導炸彈，理論上一個架次可摧毀一個坦克連。
（張容瑢）
如何當好無人機飛行員
近年來，隨著無人機行業的快速發展，越來越多的人拿起搖桿成為無人機飛行員。要想成為一名合格的無人機飛行員，需要具備哪些基本素質？日前，筆者連線中國航天空氣動力技術研究院無人機飛行員教官呂松天，進行相關解讀。
呂松天：無人機飛行員在地面飛控室操縱飛機，雖然感觸不到激烈的戰場環境，但身邊的航空座椅、顯示屏與操作臺、儀表一項也不能少。飛控室的顯示屏上，不斷更新著飛行參數，飛行員通過這些數據監視飛機的飛行姿態。無人機飛行員雖遠離前線，但操縱無人機作戰絲毫不能松懈。成為一名合格的飛行員，須要闖過四道關。
第一關是心理關。從搏擊長空的王牌飛行員到坐鎮中軍帳的操作手，飛行員座椅上沒有瞭腳踏板、起落架收放桿等設備，隻需要對著電腦屏幕點擊鼠標、操縱搖桿，這對飛行員的飛行習慣、戰場感知、操作方式都是一個全新的挑戰。
第二關是體力關。執行任務時，無人機就像伺機而動的獵鷹。長達幾十個小時的任務監視，對飛行員的體能是極大的考驗。訓練中，教官可以隨時控制目標出現，檢驗學員能否在第一時間準確搜尋到目標。
第三關是技術關。飛行員不僅要掌握航理知識和操作技巧，更要具備特情處置、臨場判斷和偵察打擊的能力。教官會設置有針對性的模擬任務，讓飛行員熟練地使用無人機的各項功能，保證無人機發揮最大作戰效能。
第四關是協同關。無人機飛行並不是飛行員的單打獨鬥，而是幾個人的共同協作。飛行前，飛行員要與地面保障人員一同調試設備、打通鏈路；飛行中，飛行員既要與飛控室指揮員、監控員保持溝通，又要瞭解鏈路和設備運行情況，對偵察目標還要進行初步研判。
（珥賡）
本文刊於 2017 年 7 月 14 日解放軍報
“國防軍工”版
獨傢原創稿件，轉載請註明作者及出處！
您的一鍵分享，就是傳播正能量！
來源 | 解放軍報、軍報記者綜合
作者 | 胡爾根 田沛羽 孟 嵐 張容瑢 珥 賡
本期編審：錢曉虎
值班編輯：孫繼偉劉暢李華
責任編輯：趙林孟付瀟翔祁政
