图为飞行中的复合飞翼“绿色先锋”号。本报记者沈英甲摄

　　“绿色先锋”扶摇直上

　　11月下旬，一架外观奇特的飞行器在我国华南某地上空扶摇直上，它飞行姿态平稳轻盈，无声无息，时而盘旋，时而展翅高飞，目击者无不啧啧称奇（见下图）。这是我国科学家研制的太阳能无人驾驶飞行器工程验证机“绿色先锋”号正在执行试飞任务。

　　我国“绿色先锋”太阳能无人驾驶飞行器研制计划自2003年启动以来，受到国内外广泛关注。该项科学试验在完成第一阶段的预研计划、获得多项创新成果的基础上，于11月下旬在华南某地开始第二阶段试验。“绿色先锋”太阳能无人驾驶飞行器研制计划，是由珠海新概念航空航天器研发中心在中国航空工业发展研究中心、中国航天空气动力技术研究院等单位协作下实施的，是我国在该领域的一项探索性重要基础研究项目，涉及多项原创性的技术创新。

　　太阳能在无人驾驶飞行器方面的应用研究，已经成为世界航空工业重点发展的一个新兴领域。其主要原因有二：第一是地球上的矿物能源藏量有限，而人类对能量的需求越来越大，于是能否从地球以外的环境获取能源便成为人类继续生存与发展的重要条件。太阳能的利用，便是人类从地球以外环境获取能源的主要方法之一。第二个原因是人类对飞行器飞行高度、续航能力等要求越来越高，而现有的常规飞机大多使用吸气式发动机作为动力，高空稀薄的空气使得发动机的功率下降，飞机爬升到高空需要耗费大量燃料，从而限制了飞机航高和续航能力进一步提高。而以太阳辐射能为动力的无人驾驶飞行器，则可以不受这些限制，因此大大扩展了飞机的高空飞行能力。航空航天专家们认为，太阳能飞行器可在低密度空气环境飞行的特点，将有可能弥补现有常规飞行器无法多渠道获得动力源以及升限难于进一步提高等缺陷，有着广阔的应用前景。

　　“绿色先锋”太阳能无人驾驶飞行器研制所取得的进展，缩短了我国在这一领域与科技发达国家的差距。

　　“乘光而上”不再是梦

　　据“绿色先锋”计划总设计师、著名无人驾驶飞行器专家李晓阳博士介绍，太阳能是一种可持续获得的环保能源，以太阳能作为未来航空航天器的动力源，在我国乃至世界上都是具有方向性和前沿性的重要研究目标。人类现有的技术已能做到完全依靠太阳能而无需借助其他能源来实现飞行，“绿色先锋”计划取得的科研成果也证明了这一点。然而，采用何种气动布局和能量交换方式的飞行器更适合利用太阳能，探索之路漫长。由于现有空气动力学的理论和经验公式以及常规飞行器普遍采用的计算方法不适用于太阳能飞行器的设计，因此需另辟蹊径。

　　“绿色先锋”太阳能飞行器采用创新的复合飞翼设计概念，用特殊复合材料建造的机体结构新颖合理，全机翼面铺设高能量密度的超薄型柔性太阳能电池板作为动力和控制、任务设备能源采集器。该机的复合飞翼气动布局源于欧洲科学家上世纪90年代提出的“连翼机”设想，我国的“绿色先锋”则首先在世界上实现了工程意义上的突破。“绿色先锋”第一阶段试验还在光机电一体化技术、燃料电池热交换系统技术等前沿科技和环保新能源利用技术方面取得显著进展。我国最早研制的太阳能无人机（“翱翔者”号）是1994年8月试飞成功的，作为我国太阳能动力飞行先驱者之一的李晓阳，时为北京航空航天大学博士研究生和该机主要研制者。

　　强者较量在竞技场

　　太阳能动力飞行器研究是强者的竞技场。目前正在研究太阳能飞行器并取得显著进展的国家，主要有美国、英国、瑞士、俄罗斯、以色列和日本、印度等。国际上最有代表性的太阳能无人驾驶飞行器，是美国航空航天局太阳能无人驾驶飞行器研制计划系列中的“赫利俄斯”号。该机以太阳辐射能为动力，辅以高能量密度的储电池，曾于2001年8月13日达到29．4千米的飞行高度和约18小时的留空时间。虽然“赫利俄斯”号已于2003年6月26日执行试飞任务时，在起飞29分钟后坠毁于夏威夷考爱岛以西的太平洋海域，但这次事故并没有影响包括美国在内的世界各国科学家研究太阳能飞行器的热情，反而有助于人们从中得到有益的启发。

　　以太阳辐射能作为航空器的动力源，并将燃料电池作为热交换能源系统以延长航空器的航时，解决无人驾驶飞行器的长航时和高高空飞行问题，在飞行器研制方面是一项综合性很强的尖端技术。“绿色先锋”太阳能无人驾驶飞行器复合飞翼式总体设计方案，既具备足够的采光面积，又有较小的翼面载荷和较大的结构强度，与国际上目前开展的无人驾驶太阳能飞行器研究所采用的飞行器气动布局相比，具有明显的创造性和新颖性和实用性。该机所创造的电子差速装置配合机械式差动副翼来实现飞行器操纵，是简化无人机操纵方式的一项突破。“绿色先锋”太阳能无人驾驶飞行器通过不同比例尺验证机的研制，来修订总体设计方案的试验步骤，有利于降低研究经费，缩短试验周期，并利于最终达至试验目的。“绿色先锋”太阳能无人驾驶飞行器采用燃料电池技术结合高能量密度中间电池在无人机上应用的试验方案，在无人机研制方面具有重大意义。在这场强者的较量中，中国科学家显露了卓越的才华和创造力。