5月27日,一架太阳能飞艇在南非试航成功。这架由中国企业达天飞艇公司作为设计及制造商,与挪威、英国、法国、美国、南非、德国、日本等国家科技人员合作。动力完全来自其背部安装的太阳能板转化的电能,是飞艇中的“新能源”成员。
5月27日试飞成功的飞艇,被国内参与设计的公司达天飞艇公司称为全太阳能飞艇CA-21R,属于该公司的CA系列飞艇产品。“这架飞艇与以往的太阳能飞艇不同,没有依靠油电混合动力,而是完全利用太阳能供电飞行。”上海达天飞艇制造有限公司董事长助理许璐告诉《中国科学报》记者。
因为拥有太阳能持续提供动力,全太阳能飞艇可长时间“站岗”“放哨”,在消防预警与灾情侦查、警用反恐等领域发挥优势。
综合来看,全太阳能飞艇具有升空高度高、续航时间长、用途广泛、生存力强、可重复使用、使用维护成本低等特点,可搭载任务系统,执行高分辨率对地观测等多种任务,在国家军事和经济建设方面应用价值很高。
这个飞艇
量产尚需时日
不仅在技术上存在障碍,薄膜太阳能高昂的成本也是制约太阳能飞艇发展的因素,以柔性太阳能电池举例,目前,技术较为成熟可用的柔性太阳能电池成本高达每平方米几万元人民币,而一架大型纯电动飞艇所需的太阳能电池往往需要上百平方米甚至上千平方米。
此次在南非试飞成功的全太阳能飞艇CA-21R属于试验品,整体长21米,直径4.62米,高6.5米,最大时速32公里/小时。“其太阳能面板使用的是半柔性的,实际使用面积12平方米。设计滞空时间24小时,实际飞行时间4个小时。”许璐介绍道。
因为动力全部来自太阳能电池,所以在遭遇恶劣天气或遇到天黑的情况时,全太阳能飞艇利用储能电池储存的能量工作,“这在短时间是可以保证的,但也要考虑存储电池组容量和重量。太阳能电池的重量与飞艇之间的关系是由飞艇系统的能耗决定的,即太阳能电池的铺设面积必须满足飞艇最大的用电量。”许璐说道。
“所以未来太阳能飞艇的发展一方面依赖于太阳能电池技术和储能电池技术的发展;另一方面,能源管理技术也将是一个研究的重点。”杨燕初表示,“从理论上讲,上面提到的能源技术一旦突破,太阳能飞艇将形成自身能源供给的闭环,由此将可以持久地驻留在天空而无须能源补给,但长期驻空所带来的其他问题会随之而来,比如气体泄漏、蒙皮和零部件老化、系统可靠性下降等,这些都会给飞艇这样一个庞大而复杂的系统带来隐患,因此要真正实现全太阳能飞艇的实用化和量产还有一系列问题亟待科研工作者进一步研究解决。”
如果在南海七岛使用,那么我们的水下有无人潜航器,天上有飞艇,防卫上可以空海兼顾