平流層無人機(jī)顧名思義就是能在平流層飛行的無人機(jī)。

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(fēng)向水平的特點(diǎn)，是飛行器比較理想的飛行空間。近些年來，有關(guān)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(dǎo)航、農(nóng)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(chǎn)生的獨(dú)到的技術(shù)優(yōu)勢。

在平流層飛行器的眾多研制中，平流層無人機(jī)的研發(fā)是一大熱門。常規(guī)的無人機(jī)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(jī)的主要動力來源為普通能源所限制。而太陽能光電技術(shù)的迅速進(jìn)步，打破了無人機(jī)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(jī)的研發(fā)熱潮。

各國的平流層無人機(jī)介紹

美國天燕座無人機(jī)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(jī)“天燕座-30（Apus-30）”。該機(jī)為了將巡航阻力降至最低以實(shí)現(xiàn)超長航時飛行采用了超細(xì)長柔性機(jī)翼方案，這得益于其利用了機(jī)翼主動彎曲控制技術(shù)。

韓國太陽能無人機(jī)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(jī)。使用機(jī)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(jī)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(jī)計劃始于上世紀(jì)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(wù)的無人飛機(jī)，也被人稱之為大氣衛(wèi)星。1983年6月首飛成功，在此后共進(jìn)行了9次試驗(yàn)飛行，不過由于當(dāng)時的無線控制和太陽能電池技術(shù)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(jī)短時間內(nèi)還沒有實(shí)用價值，且相關(guān)技術(shù)仍達(dá)不到軍方要求，在1994年它被轉(zhuǎn)交給NASA，用于科學(xué)研究平臺繼續(xù)使用。

美軍開發(fā)的首款高空無人機(jī)“探路者

該機(jī)的最初型號翼展29.5米，機(jī)身長3.6米，自重252公斤，有效載荷54公斤，由六臺電動馬達(dá)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?yàn)樵摍C(jī)機(jī)身全部使用復(fù)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(jī)身很輕，為的就是減輕重量，提高飛行效率。在測試中該機(jī)最大飛行高度可以達(dá)到1.5萬米，這與設(shè)計目標(biāo)2.4萬米尚有一定的差距。

“和風(fēng)”太陽能高空無人機(jī)

“和風(fēng)”（Zephyr）高空無人機(jī)由英國的內(nèi)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(rèn)可這一數(shù)據(jù)，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(dāng)時無人機(jī)的最長飛行時間記錄。后該公司推出的“和風(fēng)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(jī)時代的到來，太陽能技術(shù)有了突破。“和風(fēng)”無人機(jī)也成為那個時候世界上首個可以跨晝夜飛行的無人機(jī)。

“和風(fēng)”（Zephyr）高空無人機(jī)

“和風(fēng)”無人機(jī)是世界上第一款被部署的高空無人機(jī)，它現(xiàn)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(wù)。以“和風(fēng)7”為例，該機(jī)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(jī)身全部使用碳纖維制作。翼展25米，配備有兩臺電動馬達(dá)，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(jī)

日本平流層平臺計劃（SPF）

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

SPF計劃

SPF計劃目標(biāo)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(yù)算問題項(xiàng)目被取消，但相關(guān)技術(shù)被轉(zhuǎn)移到下一代高空無人機(jī)項(xiàng)目中。

我國的高空無人機(jī)計劃彩虹-T4

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

彩虹-T4高空無人飛機(jī)

平流層之戰(zhàn)

除此之外，還有不少高空無人飛機(jī)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(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢

民用領(lǐng)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(jī)，期望通過運(yùn)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(jī)取代傳統(tǒng)衛(wèi)星。

越來越多的人開始關(guān)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(xiàng)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(wù)，尤其是5G的普及，這種高空無人機(jī)可以作為移動基站來使用。

軍用領(lǐng)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(jī)執(zhí)行空中偵察任務(wù)，那么它的監(jiān)測效率和安全性較普通的偵察飛機(jī)而言要高得多。

首先在這樣的高度之上，飛機(jī)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?yàn)榈侥壳盀橹宫F(xiàn)役的防空導(dǎo)彈和戰(zhàn)斗機(jī)（可以進(jìn)入，但無法作戰(zhàn)）尚無法在這個高度實(shí)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(jī)可以根據(jù)需要在一個位置停留很長時間，衛(wèi)星是做不到這一點(diǎn)的；

最后，所有開發(fā)的平流層高空無人機(jī)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(chǎn)生的電能非常充足，可以滿足飛機(jī)無限續(xù)航的要求。而且還有一點(diǎn)很關(guān)鍵，那就是性價比高，發(fā)射一個衛(wèi)星的費(fèi)用可以造上百架類似的無人機(jī)。

平流層無人機(jī)視頻