太阳能无人机的性能如何，未来的发展趋势如何？

作为探索临近空间领域的新兴飞行器，太阳能无人机(SUAV)在性能、技术及任务航时均呈现出不同于传统飞行器的新特点。其中，太阳能无人机能源系统的比能量、比功率是影响飞机整体性能的核心因素。因此，本文首先对太阳能无人机的太阳电池、储能电池的发展现状进行了阐述，然后针对能量获取多元化、能源系统管理高效化、能源载荷一体化方向对太阳能无人机能源系统的未来发展趋势进行了展望。

有人把它当做儿童飞行玩具，有人把它看做远景航拍神器，有人把它视为发展 “智慧农业”生产与改善生活方式的辅助工具，它便是无人机。

近年来，随着飞控、导航、通信等技术的快速发展，无人机不仅形成了自己的产业，而且发展速度异常强劲。 在市场规模持续增长、新领域市场不断开拓、应用场景愈发丰富的情况下，无人机的种类也越来越多、越来越精分细化，其中就包括了时下火热的黑科技——太阳能无人机。

太阳能无人机，顾名思义既是以太阳能为动力源进行飞行和作业的无人机，其具有超长航时、持久留空、超高飞行、广阔作业等主要特点，价值堪比“准卫星”，更具备部署灵活、经济性好等优势。近年来，出于重大自然灾害预警、高空海域巡视监管、应急抢险救灾、反恐维稳、移动通信等目的，各国都在大力投入、加速研发和积极布局太阳能无人机的发展，以期望能够抢占未来无人机产业的新高地。

其中，美国和英国是太阳能无人机发展的两大先行者与领头羊。前者早在多年前便由极光飞行科学公司和通用原子公司分别研制出了“帕修斯”和“阿尔塔斯”等型号的太阳能无人机，之后脸书、谷歌、空中客车等企业再度领衔了新一批太阳能无人机的发展;而后者也以验证太阳能动力飞行关键技术为目标，早早研制出了“微风”及“西风”系列太阳能无人机，并在国防部门得到了有效应用。

紧随美、英之后，近年来我国在太阳能无人机方面的发展也是进步神速、成果斐然。

2016年，西工大的“魅影太阳能WiFi无人机”横空出世，彰显了我国在太阳能WiFi无人机研发上的一定实力;2017年，基于临近空间太阳能无人机构建空中局域网的“飞云”工程的开启，“彩虹”太阳能无人机圆满完成临近空间飞行试验，标志着我国成为全球第三个掌握临近空间太阳能无人机技术的国家;与此同时在近日，我国自主研发的中大型太阳能驱动无人飞机“墨子II型”成功完成首飞，也预示着我国与英美的差距正越缩越小。

中国太阳能大型无人机“启明星-50”9月初顺利完成首飞引发高度关注，众多媒体纷纷叩问中国太阳能大型无人机目前处于什么样的水平。据了解，目前，中国研制的太阳能大型无人机已有多款完成首飞。中国专家认为，从2017年首飞的45米量级“彩虹”T4太阳能大型无人机，到今年9月首飞的50米量级“启明星-50”，中国有望出现翼展达到60米量级的国产太阳能大型无人机 (点击查看详情)。

目前，中国在研型号至少包括“彩虹”T4太阳能大型无人机、“启明星-50”太阳能大型无人机、“墨子Ⅱ型”太阳能飞机等。其中，作为中国首款完成首飞的太阳能大型无人机——“彩虹”T4太阳能大型无人机2017年完成首次试飞，持续飞行15小时左右后平稳降落，成功完成2万米以上高空飞行试验。这也让我国继英美之后，跻身太阳能大型无人机领域的世界前三。根据公开资料，“彩虹”T4无人机翼展达到45米量级。据介绍，这个翼展级别为国产太阳能大型无人机发展奠定了非常高的起点。45米的翼展大约相当于25辆小轿车并列排放的宽度，飞行高度达到2万米相当于将48个天津电视塔叠放的总高。该型太阳能大型无人机安装有8个发动机，机翼上方基本上全部覆盖太阳能电池板，其核心关键技术和设备全部实现国产化。

今年9月初首飞的“启明星-50”太阳能大型无人机翼展达到50米量级、飞行高度可达2万米。该机是中国航空工业研制的首款超大展弦比高空低速大型无人机，也首次采用双机身布局的大型无人机、第一款以太阳能为唯一动力能源的全电大型无人机。业内认为，“启明星-50”太阳能大型无人机首飞成功，不仅提振了各方对太阳能大型无人机领域发展的信心，也将进一步推动我国在新能源、复合材料、飞行控制等领域关键技术的发展。通过对比公开资料，“彩虹”T4无人机与“启明星-50”无人机的尺寸差不多，发动机数量也总体相当，应该说能力基本相当。

那么国产太阳能大型无人机矩阵中，还有翼展更大的机型吗?

在之前的多次珠海航展上，“彩虹”公司都展出了一个缩比的太阳能大型无人机模型。根据2021年珠海航展上“彩虹”公司发布的宣传材料，该太阳能大型无人机翼展达到60米量级，升限超过2万米，最大续航时间超过30天，任务载荷重量达30公斤。

据航空专家预测，按照太阳能大型无人机发展的规律以及相关型号发展周期，拥有更大翼展、更大载荷的我国新型太阳能大型无人机有望在今年珠海航展亮相。

太阳能大型无人机不断发展，翼展越做越大，目的是使其可以在长达一个月甚至数个月的长航时任务中，携带并使用重量更大、耗电量更大的载荷。太阳能大型无人机想具备长航时，尤其是不间断跨昼夜飞行能力，就需要把太阳能大型无人机的翼面做大，安装更多的光伏电池，携带多个电机，让无人机有足够的功率在高空进行巡航。如果昼间储存的电量不能满足越夜使用，那么无人机的留空时间就非常受限。

如果无人机携带的载荷小，可能难以执行相关任务，所以这也要求太阳能大型无人机通过增大翼展尽量增大发电能力。另外，大展弦比机翼飞机的升阻比一般比较高，升阻比高的飞机通常留空时间也会比较长、巡航距离也就比较远。综合这几个角度考虑，太阳能大型无人机的翼展会做得越来越大。不过，在无人机放飞以及爬升时，越细长的机翼受外界气流干扰的影响就越大，如果结构强度问题没有解决，无人机可能还没有达到任务高度，机翼就折断了。所以想要增加翼展，还需要解决结构强度问题。

日前，空客公司成功完成其“西风”太阳能无人机的新一轮试飞活动。在试飞过程中，“西风”在平均海拔高度21000米的平流层飞行，翼展25米，重量不到75千克，昼间使用太阳能、夜间使用可充电电池推进，向我们展示了当前太阳能无人机发展的最新成果。

近年来，无人机产业的快速发展，加快了无人机应用的拓展和深化，为满足不同领域应用需求，无人机种类变得愈发多元和丰富，太阳能无人机也应运而生。所谓太阳能无人机，是指依靠太阳能为动力源，这种无人机具有超长航时、持久留空、超高飞行、广泛作业等特点。

借助自身显著优势，太阳能无人机在军民两方面具有广泛用武之地，价值也堪比准卫星。现实生活中，不少国家就将太阳能无人机用于大气研究、天气预报、环境及灾害监测、交通管制监测、互联网服务、电视服务以及军事用途等，给人们的生产与生活带去了诸多便利。

不过，要说太阳能无人机最佳的落地场景，无疑还是通信方面。太阳能无人机对于通信发展具有四方面的增值意义，其一是通过充当空中基站增强已有通信服务;其二是补盲偏远地区的通信;其三是在突发灾害时，提供应急通信;其四是满足军民双方的远程中继通信。

基于以上通信价值，当前全球发力太阳能无人机的国家也不少。其中，美国和英国是最先入局的两大玩家，前者在多年前就研发了“帕修斯”和“阿尔塔斯”太阳能无人机，而后者也早早研制出了微风”及“西风”系列太阳能无人机。

在这两个国家之后，我国太阳能无人机发展也逐渐起步。2016年，我国西工大研发的“魅影太阳能无人机”横空出世，揭开了国内太阳能无人机发展的序幕，之后“飞云”工程顺利开启，“墨子II型”成功首飞，都标志着我国在太阳能无人机发展上取得显著成果。