英國持續推進太陽能高空長航時無人機研發

英國，一個以雨天和多雲夏季而聞名的國家以其在太陽能「高空偽衛星（即高空長航空無人機）」（HAPS）方面的領先而聞名於世，這看起來似乎有些奇怪。

這些無人機中的大多數目前還在研發中，將來有望改變軍事情報、監視和偵察任務的模式；還可以通過在同溫層高度的長時間飛行為偏遠地區提供無線連接服務。

英國的HAPS開發始於西風無人機，該機2010年首飛，最初是由奈奎蒂克公司研發，空客在2013年晚些時候收購了該公司，項目隨即轉入空客名下。原西風研發團隊的成員後來去了位於英格蘭布里奇沃特的艾森塔諮詢公司。2014年，臉書收購艾森塔公司，開始研發為偏遠地區提供寬頻連接的「天鷹座」高空無人機（2018年7月底，臉書宣布暫停研發「天鷹座」）。

如今，英國的兩家公司（BAE系統公司和稜鏡公司）正合作開發PHASA-35（持久高空太陽能無人機），該機是西風無人機的有力競爭者。該機重150千克，翼展35米，有效載荷15千克，預計2019年第三季度首飛。PHASA-35的機翼和尾翼表面被太陽能單元覆蓋，太陽能單元為電機和機載系統提供電力，同樣也為夜間工作的電池充電。

稜鏡公司總經理保羅·布魯克斯表示：「假設你把同溫層無人機看做一個距離地球近30倍的衛星，你可以利用它搭載小載荷做很多卓越的事情。」布魯克斯曾經是西風無人機研發團隊的一員，也曾參與英國國防部TopSat對地觀測小衛星項目。他表示，英國成為HAPS的滋生地的部分原因是因為長期開發小衛星獲得的經驗，但同樣也有老派的英國防禦策略的影響，即從非常有限的預算中獲得最大的收益。

稜鏡公司的策略是使用已經驗證的電池技術，比如鋰離子電池，而不採用那些處於實驗階段的電池技術。布魯克斯表示，相比於鋰離子電池，更新的電池技術循環壽命較少。鋰離子電池的一致性和可靠性意味著任何採用該技術的無人機可以省去許多複雜的控制和監測系統。

布魯克斯表示，當你設計一個電源系統時，採用貨架電池是相當可靠的，它的壽命很長，一致性很好。「PHASA-35能夠飛行長達1年之久很大程度上源自較長的電池壽命。」1年的續航時間意味著PHASA-35不必非在運營地區附近起飛，可以在氣象條件相對好的地區起飛，然後擺渡到運營空域。布魯克斯表示：「PHASA-35可能需要花費三天或者一周時間才能到運營空域，但這對於一個要飛行1年之久的無人機來說沒有關係。」

稜鏡公司的工程師正在范堡羅製造2架PHASA-35原型機，後期的批產將由BAE系統公司承擔。BAE系統公司PHASA-35項目交付主管馬丁·托平表示：「市場對這種產品的需求是驚人的。在原型機和量產型之間耽擱時間沒有意義，我們將儘可能的快速、高效推進該項目。」然而，兩家公司都不願透露PHASA-35是否已經收到訂單。

目前，關於PHASA-35的試驗地點還沒有確定，最有可能的是澳大利亞或者北美的某個試驗場（空客最近宣布了西風S將在澳大利亞西北部開展飛行試驗）。儘管如此，稜鏡公司已經做了試飛前的部分風險降低工作。此前，稜鏡公司試飛了可復現PHASA-35性能的1:4縮比PHASE-8（翼展8.7米）無人機。

布魯克斯表示，PHASA-35的目標用戶是政府和軍方，但最終也會在政府監管的推動下出現大量的商業用戶，開展持久監視和通信中繼業務。「雖然15千克有效載荷聽起來好像不大，限制了攜帶相機的尺寸，但仔細想想，運行在18-27千米高空的無人機相比600千米軌道的衛星距離目標近了30倍，這使得相機的孔徑和信號雜訊要求可降低900倍。所以，如果你在低軌運行了一個1噸重的監視衛星，那麼你可以利用PHASA搭載一個1千克的載荷實現同樣的功能。」

「小衛星」的想法也拓展了PHASA的設計思路。布魯克斯認為，無需將多種載荷「壓縮」裝進一個PHASA中，這會導致成本和複雜性增加，他建議採用PHASA組網的方式完成不同的任務，這種方式天然具有內在的靈活性和運行冗餘度。（中國航空工業發展研究中心 王元元）

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