[美國《航空周刊與航天技術》2005年6月27日報道] 航空環(huán)境公司正用計劃中的“全球觀測者”電動飛機探索研制至少4倍航時的高空無人機,并已開始進行縮比驗證機飛行試驗。
該公司設想讓“全球觀測者”攜帶454千克(1000磅)任務載荷、在19500米(65000英尺)高度留空7~10天,像固定于近太空偵察或通信中繼衛(wèi)星那樣運行。這項計劃中的無人機與最近該公司失敗的“太陽神”(Helios)太陽能動力飛機不同,不采用太陽能電池而用液氫燃料電池驅動。
航空環(huán)境公司視政府為第一客戶,希望得到政府資金完成“全球觀測者”無人機的研制,2年內推出實用型飛機。該公司用自籌資金制造了一架1/3~1/4比例原型機,驗證氫燃料電池是否可靠、效率如何。
重量對長航時任務至關重要。之所以用氫是因為它的熱值比汽油和煤油這類碳氫化合物燃料高。但液氫也存在很大的實際問題,只有幾種火箭用它做工作燃料:液氫的低密度特性要求儲液罐比碳氫化合物燃料的大,且低溫保存的溫度要求需高效隔熱,防止燃料完全蒸發(fā)。氫還容易泄漏。
液罐的體積和重量劣勢可抵消液氫的優(yōu)勢,這正是航空環(huán)境公司攻克的難關。在7天的最大續(xù)航時間里,要對任務載荷提供6千瓦電能,約為留空能源總量的10%。
與“太陽神”不同的是,“全球觀測者”在設計上用尾翼取代飛翼,并把許多重量合理集中在中央機身而不是沿翼展分布載荷。因為液氫儲藏罐最好設計為一個單一的大球體,把它沿機翼分布則會損失太多熱量。為承受更大機翼彎曲載荷,該原型機用一根拉線從機身底部連接到機翼約一半翼展處?!疤柹瘛币磔d約4.9千克/平方米(1磅/平方英尺),而“全球觀測者”則高數(shù)倍。
但“全球觀測者”的結構、控制和推進技術均來自“太陽神”?!叭蛴^測者”的8臺電動機設計與“太陽神”相似,并像“太陽神”那樣沿機翼分布。要求“全球觀測者”從45米(150英尺)寬的跑道開始運行,所以翼展限制在約75米(250英尺),“太陽神”的翼展也是74米(247英尺)。航空環(huán)境公司可能推出“全球觀測者”的幾種改型?!叭蛴^測者”的最大起飛重量在10000磅(4540千克)以下,運行成本還沒詳細算出,但比得上任何一款無人機或更便宜。
重量超輕的“太陽神”需地面小心操縱,太陽能電池價值上百萬美元;而“全球觀測者”更重且不那么精密,雖說更大的重量對長航時不利。航空環(huán)境公司本想用太陽能電池加強“全球觀測者”的性能,但太陽能實在不好用,昂貴且過于復雜。
這架50英尺(15米)翼展的原型機采用小型燃料電池,液氫裝在可升級的輕質罐中。5月27日進行了第一次飛行,第二次飛行在6月2日。兩次飛行都持續(xù)了1小時多一點,都未升到高空(7.6~15.2千米)。這是第一架采用液氫和燃料電池的無人機。(中國航空信息中心 戴海燕)