平流層無人機顧名思義就是能在平流層飛行的無人機。

什么是平流層？平流層飛行器有什么優(yōu)勢？

平流層又稱同溫層，位于對流層之上，頂端距離地面大約30公里，具備溫度穩(wěn)定、風向水平的特點，是飛行器比較理想的飛行空間。近些年來，有關平流層飛行器的研發(fā)興起。資料顯示，平流層飛行器可以替代衛(wèi)星的絕大部分功能，如通信、導航、農業(yè)、氣象、測繪等。由于平流層飛行器距離地面更近，它們因此具備了衛(wèi)星所不可比擬的成本優(yōu)勢和因距離產生的獨到的技術優(yōu)勢。

在平流層飛行器的眾多研制中，平流層無人機的研發(fā)是一大熱門。常規(guī)的無人機存在的諸多不足，其中最主要的缺陷便是空中停留時間非常有限，這是受到常規(guī)無人機的主要動力來源為普通能源所限制。而太陽能光電技術的迅速進步，打破了無人機動力能源的限制，配合平流層穩(wěn)定的飛行條件，各國都紛紛掀起平流層太陽能無人機的研發(fā)熱潮。

各國的平流層無人機介紹

美國天燕座無人機Apus-30

硅谷創(chuàng)業(yè)企業(yè)UAVOS正在研發(fā)一款高空偽衛(wèi)星——一架太陽能動力的無人機“天燕座-30（Apus-30）”。該機為了將巡航阻力降至最低以實現超長航時飛行采用了超細長柔性機翼方案，這得益于其利用了機翼主動彎曲控制技術。

韓國太陽能無人機EAV-3

EAV-3 是一架可以在高度 12km 以上的平流層中，通過太陽能和電池長時間飛行的小型飛機。使用機翼上的太陽能電池板充電，白天用太陽能電池和電池電力飛行，而晚上則用白天充電的電池飛行。EAV-3 的翼展為 20m，機身為 9m。

第一個高空無人飛行器“探路者”

“探路者”太陽能無人飛機計劃始于上世紀80年代，是美國軍方開發(fā)的首款用于執(zhí)行高空、長航時偵察任務的無人飛機，也被人稱之為大氣衛(wèi)星。1983年6月首飛成功，在此后共進行了9次試驗飛行，不過由于當時的無線控制和太陽能電池技術尚有缺陷，無法滿足持續(xù)飛行的需求，因此被封存。十年后國際環(huán)境發(fā)生巨變，這類飛機短時間內還沒有實用價值，且相關技術仍達不到軍方要求，在1994年它被轉交給NASA，用于科學研究平臺繼續(xù)使用。

美軍開發(fā)的首款高空無人機“探路者

該機的最初型號翼展29.5米，機身長3.6米，自重252公斤，有效載荷54公斤，由六臺電動馬達作為動力，太陽能電池板輸出功率7.5千瓦左右，續(xù)航時間在14-15小時之間。因為該機機身全部使用復合材料制作，包括碳纖維、nomex、凱夫拉纖維和塑料泡沫等，所以機身很輕，為的就是減輕重量，提高飛行效率。在測試中該機最大飛行高度可以達到1.5萬米，這與設計目標2.4萬米尚有一定的差距。

“和風”太陽能高空無人機

“和風”（Zephyr）高空無人機由英國的內蒂克公司在2003年研制，最初的目的僅是為了打破高空飛行記錄而開發(fā)。在2008年曾創(chuàng)下在1.9萬米高空連續(xù)飛行82小時的記錄，不過由于是秘密飛行，官方并不認可這一數據，但在第二次飛行中創(chuàng)造的2.1萬米高空飛行33小時的記錄仍然打破了當時無人機的最長飛行時間記錄。后該公司推出的“和風7”號又創(chuàng)造了無燃料連續(xù)飛行336小時的超長滯空記錄，這也直接表明了高空無人機時代的到來，太陽能技術有了突破?！昂惋L”無人機也成為那個時候世界上首個可以跨晝夜飛行的無人機。

“和風”（Zephyr）高空無人機

“和風”無人機是世界上第一款被部署的高空無人機，它現在共有兩個版本，分別是S型和T型，用于執(zhí)行偵察和通信任務。以“和風7”為例，該機整體重量僅為53公斤，其中電池重量為24公斤，有效載荷為5公斤，機身全部使用碳纖維制作。翼展25米，配備有兩臺電動馬達，巡航速度56千米/時，最大飛行高度2.1萬米左右，續(xù)航時間14天。

Phasa-35高空無人偵察機

日本平流層平臺計劃（SPF）

日本進入該領域也比較早，在1998年日本航空航天局已經有了平流層平臺計劃（SPF）。不過在形式上與英、美等國無人機不同，它采用的是飛艇式無人平臺。

SPF計劃

SPF計劃目標是研發(fā)一款大型無人飛艇，能夠在離地面20千米的高度飛行。飛艇長度245米，重量32噸，有效載荷1噸左右，白天由太陽能電池板供電，夜間使用可再生燃料電池供能，在沒有外界干擾的情況下理論上可以連續(xù)飛行三年。2003年首次試飛成功，不過后來由于預算問題項目被取消，但相關技術被轉移到下一代高空無人機項目中。

我國的高空無人機計劃彩虹-T4

彩虹-T4是我國開發(fā)的一款高空無人機，翼展45米，升限2萬米左右，滯空時間理論上可以達到數月之久，主要用于偵察、通信中繼和災害預警等用途，2017年首飛成功。

彩虹-T4高空無人飛機

平流層之戰(zhàn)

除此之外，還有不少高空無人飛機也被陸續(xù)推出，比如韓國的平流層飛艇計劃、美國陸軍的HALE-D高空飛艇和禿鷹計劃等等。

平流層無人機的應用優(yōu)勢

民用領域

國外媒體報道，空中客車、波音以及軟銀子公司等正在開發(fā)飛行高度在18000米以上的平流層無人機，期望通過運營成本更低、更便于操作、投放部署速度更快的高空太陽能無人機取代傳統(tǒng)衛(wèi)星。

越來越多的人開始關注這片未開發(fā)的區(qū)域，在民用方面谷歌、Facebook、軟銀、NASA、ESA等公司和航天局紛紛立項研制可以在這個高度使用的飛行器，以拓展自己的通信和其他業(yè)務，尤其是5G的普及，這種高空無人機可以作為移動基站來使用。

軍用領域

既然民用公司都開始注意到這個區(qū)域了，那么在軍事上各大國也早已展開了激烈的角逐。

平流層位于電離層之下，在這個高度上如果使用高空無人機執(zhí)行空中偵察任務，那么它的監(jiān)測效率和安全性較普通的偵察飛機而言要高得多。

首先在這樣的高度之上，飛機可觀測的區(qū)域非常廣；

其次，在這個區(qū)域的中、上層基本上不會受到任何的威脅，因為到目前為止現役的防空導彈和戰(zhàn)斗機（可以進入，但無法作戰(zhàn)）尚無法在這個高度實施有效的攔截；

另外，相比于衛(wèi)星來說，在平流層中、上部飛行的飛機可以根據需要在一個位置停留很長時間，衛(wèi)星是做不到這一點的；

最后，所有開發(fā)的平流層高空無人機都統(tǒng)一采用了太陽能供電的方式來解決能源問題，在這個高度上，太陽能電池板對于太陽能的吸收效率更高，只要電池板足夠大理論上產生的電能非常充足，可以滿足飛機無限續(xù)航的要求。而且還有一點很關鍵，那就是性價比高，發(fā)射一個衛(wèi)星的費用可以造上百架類似的無人機。

平流層無人機視頻