设法延长无人机留空时间

南非“秃鹫”无人机。资料图片

南非“秃鹫”无人机。资料图片

在世界范围内,当前留空时间最长的无人机是欧洲空客公司研制的Zephyr-8无人机。借助太阳能电池板,该无人机获得了源源不断的飞行动力,创下不间断飞行64天的纪录。

如何让无人机飞得更高更远、留空时间更长,是各国无人机研制者始终在关注和不断寻求突破的课题。这是因为,很多时候,无人机续航能力如何,直接影响到其“武力值”。

那么,如何让无人机做到长时间飞行?简而言之,方法有四:一是从动力来源入手,寻求更高效的能源;二是使用新型轻量化材料,减轻无人机重量;三是优化无人机结构,向气动外形和能耗等方面挖潜;四是向外部借力,实现留空无人机能量的及时补给。

蓄电池是当前不少无人机使用的动力来源。在这方面,一些国家努力提高电池容量和能量密度,借此延长无人机飞行时间。液氢燃料也是选项之一,它属于高能量密度燃料,目前已有无人机在使用,如美国的“全球观察者”和“鬼怪眼”无人机等。太阳能取之不竭、用之不尽,如今也正在成为一些国家延长无人机留空时间的热门能源。

使用轻量化材料是帮助无人机减重的途径之一。在其他条件相同的情况下,无人机重量减轻,就可降低能耗,延长续航时间。目前,各国常用的轻量化材料主要包括碳纤维复合材料、超轻铝合金、镁合金、工程塑料等。其中碳纤维复合材料具有高强度、高刚度、耐腐蚀等特点,被广泛应用于各型无人机上。比如,以色列的“先锋”、美国的“鹰眼”、英国的“不死鸟”、南非的“秃鹫”无人机等,均使用了复合材料。

良好的气动布局有助于无人机实现高效飞行,从而降低能耗、延长续航时间。因此,有针对性地改进和完善气动设计是无人机增加留空时间的一个途径。当然,优化无人机结构还包括对发动机等进行升级,从而实现节能增效。

随着科技的发展,向外部借力实现留空无人机飞行能量的及时补给已成为可能。如俄罗斯研发的一种无人机系统,具备在飞行中充电的功能。这种可充电式无人机电能快要耗尽时,会向地面控制站发送充电请求信号。接到信号后,供电无人机起飞抵近可充电式无人机,借助所形成的电磁场实现对后者的非接触充电。

目前,一些国家还在探索用激光波束为无人机充电的方式。无人机上装有高效的光伏电池,一旦电量即将耗尽,地面就可用精心“调制”的激光波束照射电波板,达到无人机边留空边充电的目的。此类技术已经得到验证,但目前该技术只能做到在较短距离为无人机充电。

总的来看,延长无人机留空时间的途径很多,但当前真正能大幅增加无人机留空时间且能用于实战的方法不多。不过,随着科技的发展和现实需求的增加,这些方法正在加快走向实用,并且不断有新的方法涌现,也许在不远的将来,就能为无人机发展提供持久的能量支撑。(郭杰峰 李泽平)