太阳能无人机长航时测试成功
美国海军最近和一家叫Skydweller的航空航天公司合作,在密西西比州斯坦尼斯做了一个挺厉害的测试——他们让一架太阳能无人机连续飞了73个小时,这可是一次非常长的飞行测试。这次成功标志着长航时无人机在海上情报、监视和侦察(也就是ISR)方面有了重大突破。
这次测试持续了三天,是海军空战中心飞机分部(NAWCAD)组织的。主要目的是验证Skydweller的无人机系统能不能靠太阳能长时间飞行,同时看看它能不能在长时间飞行中保持“正能量平衡”,也就是说,飞行过程中消耗的能源比获得的少,这样就能飞得更久。
测试还检查了这个系统的通信能力、自主决策能力,还有它在遇到风浪天气时的表现,结果都挺不错的。这次测试可以说是为未来更长时间、更远距离的无人机任务打下了坚实的基础。
太阳能无人机演示飞行
根据airplanes.live的飞行追踪数据,在长达73小时的演示飞行中,Skydweller无人机在墨西哥湾和美国东南部上空飞出了“USA”这几个字母。这次飞行完全依靠太阳能驱动,展示了这架飞机在长时间任务中精准自主导航、按照复杂航线飞行的能力。
这次飞行测试是国防部研究与工程副部长办公室(OUSD R&E)发起的“联合概念技术演示”(JCTD)项目中的一个关键节点。这个项目通过和NAWCAD的合作研发协议(CRADA)持续推进,主要目的是评估自主海上巡逻机(AMPA)的各项能力。
太阳能无人机里程碑
这次演示是NAWCAD和行业伙伴合作,为舰队提供所需能力的一个典型例子。”NAWCAD的指挥官托德·埃文斯少将说,“这也展示了我们团队在技术上的深度,以及把想法变成实际能力的实力。”
Skydweller无人机的前身是“阳光动力2号”(Solar Impulse 2),这架飞机在2016年完成了首次太阳能环球飞行,创造了航空史上的一个奇迹。它证明了纯太阳能驱动的飞机是可以持续飞行的,整个环球旅程分成了17个航段,由瑞士飞行员伯特兰·皮卡德和安德烈·博尔施贝格轮流驾驶完成。
2017年成立的Skydweller航空航天公司,在2019年收购了“阳光动力2号”这架飞机以及相关的知识产权,并把它从一架有人驾驶的飞机改造成了无人的军事平台。他们对飞机进行了自主化改造,去掉了驾驶舱,加装了先进的飞行控制系统、通信设备和各种载荷。
到了2024年4月4日,这架改装后的飞机又创造了一个新的航空里程碑——Skydweller公司称,这是美国首次实现大型太阳能无人机的完全自主飞行,从斯坦尼斯国际机场出发,全程都是依靠自主控制完成起飞、飞行和降落。
航空业技术革新
“这是航空业真正具有全球性变革意义的第一次尝试,”在4月份演示之后,Skydweller航空航天公司的CEO罗伯特·米勒博士这样说。公司表示,这次突破展示了“如何把21世纪最前沿的材料科学、人工智能和软件技术,应用到一个已经用了上百年的、研发有人驾驶、靠燃料驱动飞机的行业里”。
Skydweller无人机主要是为了应对美国南方司令部责任区域内的任务,比如打击毒品走私和边境安全等。它具备长时间持续监控的能力,这样更专业的系统就可以专注于需要快速反应和先进传感器的任务。
“如果把Skydweller整合进海军的ISR(情报、监视与侦察)体系中,就能打造一个层次分明、韧性十足的网络,最大程度地发挥所有资产的潜力,”NAWCAD(海军航空系统司令部)专门负责无人机项目的比尔·马基奥内说,“这种合作方式能确保我们为每个任务都配上最合适的平台,优化资源使用,提升整体的海上感知能力。”
NAWCAD计划在今年夏天晚些时候,在南方司令部的责任区域内和Skydweller进行进一步测试。
值得一提的是,Skydweller的机翼长度超过了波音747,但重量却只相当于一辆福特F-150皮卡。它的机身采用碳纤维制造,可以携带高达400公斤的载荷,在大约13716米的高度飞行(比商业航班的飞行高度高出约3000米),而且能够持续运行数周甚至数月。
零碳飞行平台优势
这种太阳能飞行平台实现了零碳排放,运营成本比传统飞机低很多。据Skydweller航空航天公司说,在执行长时间任务时,这个系统的运行成本比传统飞机低10倍到100倍。它不需要轮班的机组人员,也不需要频繁加油和大量维护。
美国海军从2020年开始就和Skydweller公司合作,主要是为了应对南方司令部在行动中遇到的各种挑战。他们通过一个正式的JCTD/CRADA合作框架,来系统地评估AMPA的能力,这也是国防部更广泛技术演示项目的一部分。
自主飞行技术升级
2019年,Skydweller航空航天公司收购了“阳光动力2号”这个平台,之后他们把它改造成一个自主的军事系统。到了2024年4月,他们进行了一次无人机飞行演示,证明这架曾经创下飞行纪录的有人驾驶飞机,现在已经成功升级成一个完全自主的军事平台。
2024年,这家公司做了好几次自主飞行测试,其中有一次飞了16个小时,另一次甚至持续了22.5小时。这些飞行都是在墨西哥湾沿岸那种天气复杂的地方进行的,甚至包括两次飓风期间,展示了它在陆地和近海环境中的作战能力。测试期间,飞机大概每隔五天就会执行一次任务。
到了2025年6月,Skydweller又宣布和泰雷兹集团达成战略合作,把他们的AirMaster S雷达系统装到了AMPA平台上。这款雷达之前已经在ATL2海上巡逻机上验证过,是X波段有源相控阵(AESA)雷达,还具备人工智能驱动的SMART RADAR功能,可以自己根据飞行和任务情况调整参数。
这套雷达系统的自动调频功能特别适合Skydweller这种长时间飞行的模式,而它的AI目标识别功能可以从大量数据中快速找出关键点,减少传回地面站的信息量。这样一来,在长时间的任务中,就能实时、准确地掌握陆地、空中和海上的情况。
新型海上巡逻方式
AMPA项目代表了一种全新的海上巡逻方式,彻底改变了传统的做法。以前的巡逻方式受限于燃料量、机组人员的体力和维护需求,经常需要多架飞机轮换才能保持长时间的监控。而现在的Skydweller无人机平台,一台就能做到以前多架飞机才能完成的任务,不仅大大节省了运营成本,还减少了飞行员在危险环境中的暴露风险。
它的主要用途包括保护专属经济区、持续监视有争议的海域,以及在大范围的海洋区域追踪毒品走私和海盗活动。而且,这架无人机具备自主飞行能力,可以从美国本土直接部署到很远的作战区域,不需要在当地提前安排人员或设备支持。
太阳能飞行技术应用前景
这项技术还能帮助北约和他们的盟友更好地掌握海上情况,未来还可能用在通信中继、环境监测和紧急救援等更多领域。
“这次飞行测试是一个重要的里程碑,证明了我们商业发展的方向,也标志着自主飞行航空新时代的开始,”Skydweller航空航天公司的首席执行官兼联合创始人罗伯特·米勒博士说,“我们收集到的数据验证了我们的多日持续飞行模型,这体现了团队的努力和创新精神。”
公司总裁兼首席运营官巴里·松森则表示,这个项目充分利用了全球在太阳能、电池储能和碳纤维制造方面的研发成果。“随着这些子系统不断进步,我们会继续用它们为客户创造价值。”
这次73小时的飞行演示为搭载先进传感器的实战测试打下了基础,也标志着在AMPA项目框架下,从基本续航能力的验证,逐步迈向可部署的ISR(情报、监视与侦察)能力。这也说明了这项开创性的太阳能飞行技术,成功地从实验阶段过渡到了实际军事应用。
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