太陽能無人機(jī)

  極光飛行科學(xué)公司在波音的支持下正在建造大型太陽能無人機(jī)“奧德修斯”，該機(jī)設(shè)計(jì)留空時(shí)間為3個(gè)月。“奧德修斯”翼展74米，目前正在進(jìn)行地面測(cè)試。由于尺寸過大，該機(jī)被分成三段裝入位于弗吉尼亞州馬納薩斯的極光總部飛機(jī)庫。完成測(cè)試后，“奧德修斯”將在2019年2月底由集裝箱貨船運(yùn)至波多黎各開始飛行測(cè)試，初步計(jì)劃在2019年4月23日首飛。極光飛行科學(xué)公司還正在建造第二架飛機(jī)，同時(shí)也已啟動(dòng)了第三架飛機(jī)相關(guān)工作。第一架飛機(jī)將由電池驅(qū)動(dòng)，裝有測(cè)試用太陽能電池。第二、三架飛機(jī)將使用太陽能驅(qū)動(dòng)。

  對(duì)極光首席執(zhí)行官約翰·朗福德來說，“奧德修斯”是其長久以來的夢(mèng)想。他在1988年帶領(lǐng)麻省理工學(xué)院代達(dá)羅斯飛機(jī)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了保持至今的人力飛行三項(xiàng)紀(jì)錄?；趶拇_(dá)羅斯項(xiàng)目獲得的低雷諾數(shù)空氣動(dòng)力學(xué)和輕質(zhì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)知識(shí)， 朗福德于1989年建立了極光飛行科學(xué)公司，目標(biāo)是用其在代達(dá)羅斯團(tuán)隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)開發(fā)科研用高空長航時(shí)無人機(jī)。

  實(shí)際上，極光飛行科學(xué)公司從成立之初就一直開展高空長航時(shí)飛行器研發(fā)。2008年，極光公司被DARPA授予“禿鷲”項(xiàng)目合同，開發(fā)大型可留空至少5年的太陽能無人機(jī)。極光科學(xué)飛行公司的飛機(jī)采用獨(dú)特的Z型機(jī)翼構(gòu)型，機(jī)翼白天部分折疊，夜晚展開。在“禿鷲”項(xiàng)目中， 極光改進(jìn)了人力的“輕鷹”飛機(jī)，形成了2009年首飛的“日光鷹”無人機(jī)。

  目前正在研發(fā)的“奧德修斯”采用更為簡潔的設(shè)計(jì)，翼展超過波音777X，有三個(gè)尾翼和六個(gè)螺旋槳。全動(dòng)垂直和水平尾翼安在三個(gè)機(jī)身上，提供俯仰和偏航控制。外側(cè)的兩個(gè)尾翼會(huì)使機(jī)翼彎曲以控制滾轉(zhuǎn)，機(jī)翼上沒有滾轉(zhuǎn)控制面。由阿爾塔設(shè)備公司（Alta Devices）提供的光伏電池效率為百分之二十多，在此情況下，光伏板不是問題，主要問題是能源存儲(chǔ)。光伏電池集成到飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，提供相對(duì)高的比能量。薄壁碳纖維管構(gòu)成長而輕并且強(qiáng)度高的翼梁和機(jī)身的箱形截面桁架以及機(jī)翼和尾翼的桁肋。三個(gè)機(jī)身中的一個(gè)結(jié)構(gòu)重量僅不足30千克。

  為了適應(yīng)飛行過程中機(jī)翼的彎曲，飛機(jī)的機(jī)身結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)組裝成橋型。桁肋部位的蒙皮壁板聯(lián)結(jié)成V型的外擴(kuò)聯(lián)結(jié)點(diǎn)， 可在機(jī)翼彎曲時(shí)產(chǎn)生相對(duì)活動(dòng)。上層蒙皮是玻璃纖維，承受氣動(dòng)壓力載荷，下層機(jī)翼、機(jī)身、尾翼采用更輕的塑料薄膜。電池系統(tǒng)、航電、載荷裝在三個(gè)機(jī)身內(nèi)，極光建造的電池包使用數(shù)以千計(jì)的光伏電池。使用了峰值功率跟蹤技術(shù)，匹配太陽能光伏電池和電池包的輸出最小化損耗。

  極光飛行科學(xué)公司還為該機(jī)開發(fā)了電機(jī)和雙葉可變距螺旋槳，安裝于機(jī)翼的下方和前方，保證氣流穩(wěn)定以提高效率。三條電動(dòng)系統(tǒng)可保證機(jī)翼三段上的螺旋槳不會(huì)同時(shí)停轉(zhuǎn)。三冗余飛控系統(tǒng)基于獵戶座和極光的半人馬座可選有人駕駛飛機(jī)，使用了下一代軟件。“奧德修斯”的起飛過程是由卡車?yán)w機(jī)的拖車到跑道上， 然后飛機(jī)從定位板上起飛，降落時(shí)使用一次性起落架。