新型太阳能无人机（优点突出的太阳能无人机）

拥有取之不尽用之不竭的能源，是人类千百年以来的梦想。但与此同时，第三类永动机违背基本物理学原理、无法被研制出来，却也是不争的事实。不过，距离地球1亿4千7百万千米外的太阳无时不刻在进行核聚变、并向地球输送光能和热量，将如果能将太阳能充分得以收集运用，似乎是个解决能源问题的好办法。特别是对于航空器来说，由于飞行中耗费掉的燃料相当大，因此如果将太阳能应用于航空器动力，似乎可以解决掉燃料方面的问题、从而实现航空器长航时不间断飞行、并能够节省下空间和重量用来提升载荷水平。但时至今日，除用于科研用途以外，太阳能动力无人机从未用于任何具体领域特别是军事方面，而导致这种情况的原因，正是对于一架航空器来说至关重要的动力问题。

图注：英国PHASA-35高空太阳能飞机在澳大利亚伍默拉试验场进行首飞现场

熟悉光伏发电的朋友，肯定对于光伏发电厂内铺天盖地的太阳能电池板印象深刻。而之所以太阳能发电需要如此多的电池板，原因也非常简单：现有技术条件下太阳能转化率水平很低。虽然自美国人罗素·奥尔发明现代太阳能发电技术至今已经过去了整整74年，但时至今日太阳能电池的转化率与其他能源相比仍然非常低。目前，理想状态下每平方米太阳能电池也只能转化1千瓦能量，而如果要将这1千瓦能量转化为电力或动能，还会在转化过程中继续损失。

图注：T56涡桨发动机

相比之下，现代航空器所需的能量却堪称天文数字，如C-130配用的T56涡桨发动机最大功率已经达3244 千瓦，而一架C-130需要四台T56、总计功率12976千瓦，换句话说即便不考虑能量二次转化过程中的损耗，也需要12976平方米的太阳能电池才能持续提供足够充裕的动力。相比之下，C-130的机翼面积仅为162平方米，相差达到80倍。如此一来，即便给C-130机身和翼面所有表面都铺满太阳能电池板，也难以满足该机的动力需求，因此指望目前的太阳能电池板为飞机提供动力，实在有些免为其难。

图注：PHASA-35高空太阳能飞机，整个飞机上几乎都是光伏电池板

由于这个难以解决的问题，目前的太阳能飞机普遍采用翼展很大的平直翼，这种设计能带来两方面的作用：一是确保有足够大的面积铺设太阳能电池板，二是能在空气密度和风力条件许可下进行滑翔飞行，从而节约能量。这种设计目前让一些太阳能飞机实现了部分实用化，如俄罗斯的“猫头鹰”太阳能无人机，该机没有传统意义的机身结构、并采用碳纤维材料减重，因此实现了在9米的翼展上全重仅有12千克，使得能够在功率允许范围内装载通信中继设备用于信号转发，并已经在北极地区投入实际使用，续航时间长达50小时。

图注：“猫头鹰”太阳能无人机飞行中

然而，太阳能无人机的这种特殊构型却又造成另一个问题，即太阳能无人机目标极其明显、难于隐蔽。在民用方面来说，这一问题并不算是缺陷，但在军用领域，一架体积巨大、且没有任何隐身能力、飞行性能也不好的无人机，简直就是漂浮在高空中的活靶子。早在上世纪50年代的S-75地空导弹的最大射高就已经超过了2万米，并创造了击落U-2高空侦察机的记录。而从目标特征上来看，现有的大型太阳能飞机因其巨大的机翼使得其对地面雷达的反射面积远比U-2要大、同时飞行速度还更慢，因此即便是上世纪50的防空导弹，击落目前的太阳能飞机也没有任何困难。这样的无人机用于军事用途，后果可想而知。

图注：从图可见PHASA-35高空太阳能飞机的翼展也是非常大

总体来说，目前的太阳能无人机面临一个死循环，即太阳能转化率低→需要足够面积的太阳能电池板转化能量→太阳能电池板只能装配在机翼上→机翼结构重量大→剩余功率较低→任务载荷能力不足→缺乏实用价值。如果再考虑到军用无人机因任务属性需要一定的设备载荷、同时设备在工作时也需要电力支持，太阳能无人机的能源转化效率就更显得捉襟见肘了。更要命的是，除极昼区域外，地表任何一个区域都不是全天都有太阳辐射，这就导致太阳能无人机在使用时总有一段时间只能依靠蓄电池内储备的电力，因此就更加限制了使用条件。故不难得出结论，以目前的技术条件，根本无法确保太阳能无人机的军用化，指望这种平台能在实战环境中使用更是无稽之谈。

图注：想要执行部分战斗机的任务，太阳能无人机要走的路还很长

不过，也不能以目前太阳能无人机的技术状态断定未来此类飞行器也没有军用价值。在对于太阳能无人机根深蒂固的太阳能电池板与机身的重量和结构矛盾问题上，或许飞翼式布局能够解决这个麻烦。同时，飞翼式布局先天隐身效果好，也有利于降低遭到攻击的概率，可以说一举多得。目前来看，太阳能无人机虽然因性能缺陷尚难以应用于军事领域，但如果单纯从航空器设计问题角度来说，太阳能无人机就是一架动力不够充沛的飞机，因此只要解决了太阳能转化率低的问题，未来太阳能无人机仍然可能在现代战场上占据一席之地，但不是现在。