“网红”无人机 占了三个全国第一
周洲教授和她的无人机团队 西工大供图
第47届“日内瓦国际发明展”近日在瑞士日内瓦举行。清华大学、北京大学、浙江大学等14所网校59个创新项目参加了此次发明展。此次，西北工业大学遴选了两项科技成果参加此次发明展，其中周洲教授团队的“魅影太阳能wi-fi无人机”喜获杰出创新特别大奖和金奖，是国内参展高校获得特别大奖的两所高校之一。
wi-fi信号覆盖300平方公里
西北工业大学此次遴选了两项科技成果参加此次发明展，其中周洲教授团队的“魅影太阳能wi-fi无人机”，经由82名专家组成的国际评审团严格评审，喜获杰出创新特别大奖和金奖，是国内参展高校获得特别大奖的两所高校之一。
魅影太阳能wi-fi无人机由西北工业大学特种无人飞行器研究所（魅影团队）基于真实应用环境和行业需求研制开发，是国内第一款实用型全翼式太阳能无人机，也是国内第一款薄膜电池型太阳能无人机，同时也是目前（截至2018年11月2日）国内太阳能无人机持续飞行时间纪录保持者。魅影团队成员涉及航空学院、无人机特种技术国家级实验室、电子信息学院、动力与能源学院等。
展览会上，魅影太阳能wi-fi无人机得到展会评委与参观者的一致认可。记者了解到，西工大本次参展的无人机机长1.2米，翼展7米，最大起飞重量16千克，有效任务载荷1千克～5千克，最大续航时间12小时～24小时，巡航高度500米～3000米，实用升限9000米，抗风能力7级，通信距离50公里，wi-fi信号覆盖范围300平方公里。该无人机以太阳能为驱动能源，集成wi-fi通信/信息载荷，实现持久的空中飞行基站功能，具有留空时间超长、通信覆盖范围广、综合使用成本低、环境适应性好、飞行噪声极低等优势。
完成太阳能无人机全年飞行试验
众所周知，太阳能飞机最大的优势是不耗一滴燃油，完全靠太阳能进行飞行，是绿色航空的未来。因其能源来源于太阳，太阳辐射照度是决定其续航能力的主要因素之一。因此，要实现跨季飞行，秋、冬低照度下的持久飞行至关重要。
作为民用太阳能无人机，处于气象云层以下，低空的湍流、大气污染、恶劣净空条件、多变气候、云层影响等，反而带来太阳能飞行器走向实用更大的挑战。
2018年秋天，西北工业大学“魅影”团队太阳能无人机“魅影-6”，在陕北毛乌素沙漠边缘的戈壁上，经历了19小时34分的全自主飞行，顺利回收，刷新了国内最长续航时间16小时09分的纪录。也是国内第一次进行秋季太阳能长航时飞行试验，为实现太阳能无人机全年跨季飞行迈出了重要的一步。至此，“魅影”在国内首次完成了太阳能无人机春、夏、秋、冬全年的飞行试验，指标保持国内领先。
“网红”无人机不简单
据介绍，这架炫酷无人机的亮点是将太阳能、无人机、无线路由器三个社会热点相结合，采用太阳能为自供给能源，太阳能无人机为持久留空平台，与wi-fi技术相结合，构建空中基站，通过单机或者多机基站进行区域覆盖，形成灵活的网空中宽带通信基础设施。
“这架无人机占了三个全国第一。”西工大研发团队成员介绍，这是全国第一架全翼式布局太阳能无人机，机型采用全翼式布局，省去机身和机尾以减少阻力，相比旋翼式飞机耗能更少，取得空气动力和能源铺设效率同时最优的设计技术；第一架薄膜无人机。cigs薄膜覆盖机翼表面，不同于太阳能电池板常用的晶硅材质，薄膜柔性佳、铺设效率高，光伏能源复合结构的面密度小于1.7千克/平方米；第一架完成单机、双机wi-fi覆盖/中继实验验证的无人机。
西工大相关研制人员表示，三个第一不是简单的功能叠加，而是集中了西工大飞行器设计专业的精华，无论超轻面密度结构设计、能源铺设效率还是气动设计，均属国内领先。“很难想象身长7米的飞机，重量只有15千克，两个成年人就能轻松抬起。”一位工作人员表示。此外，太阳能wi-fi无人机的整体性能也得到了最优化。
解决了偏远地区上网需求
这是一项关计民生的项目。谈起研发这架无人机的初衷，团队负责人周洲教授表示，“想做一些对()真正有用的项目”。
中国手机用户达13亿，手机已取代电脑成为人们日常最重要的了解资讯的工具。2013年，一次与企业合作的机会，让“魅影”团队想到了将太阳能、wi-fi与西工大王牌——无人机结合起来，太阳能是手段，无人机是载体，wi-fi是服务产品，“wi-fi是公用的，在偏远地区、特殊时期仍能派上用场”。
太阳能wi-fi无人机最实用的功能是解决了偏远地区上网的实际需求，通过系统灵活布设、实现区域覆盖，避免了修建地基站的困难。该无人机还可以用于应急救灾。利用太阳能wi-fi无人机的长航时优势，充当空中信息平台，快速定位生命痕迹，并构建民间普通用户信息连接渠道;在野外救援中，该无人机还能解决被困人员与外界联系的困难。
“魅影”团队先后在新疆、进行飞行试验，其间克服种种环境困难，终于完成单机、双机wi-fi覆盖/中继实验验证，取得成功。
最终构建覆盖全球的通信网络
据介绍，目前国外只有google和facebook两家公司在做民用太阳能wi-fi无人机。“魅影”团队这一研发成果未来有望形成光伏、航空、融合的新型产业。
“未来将让无人机逐步从1.0时代进入4.0时代。”周洲教授表示，1.0时代太阳能wi-fi无人机的飞行高度在3000米以下，初步实现与手机运营商合作，达到“地—机—地”信号传输模式；2.0时代，接入4g信号，扩大功能和飞机规模；3.0时代，初步实现飞行高度2万米以上，实现西部区域通信和广域海上通信，通过该系统布设，实现适用于普通终端的持久廉价通信，摆脱完全依赖通信卫星的局面。而4.0时代，在采光很好、风平浪静的平流层实现永久续航，信号传输模式从“地—机—地”升级为“天—空—地”，可直接充当未来全球覆盖的空中网络基站，最终构建一个覆盖全球的无线通信网络。
走向应用的太阳能无人机
“魅影”作为一个高校团队，在无人机技术领域不断追赶、超越。团队近十年来，围绕太阳能无人机开展了基础研究、关键技术攻关、试验验证和示范应用。
通过国防科工局基础科研和国家863项目，在临近空间太阳能无人机设计方面打下了坚实的基础，完成了国内第一架全翼式薄膜太阳能无人机的研发，取得空气动力和能源铺设效率同时最优的布局设计技术，达到国际先进，国内领先；在陕西省科技统筹创新工程计划项目，国家民机专项以及陕西省重点研发计划的支持下，实现了七级疾风和雷雨天气下的全自主长续航飞行和夜间自主起降，研制了我国首例空中wi-fi飞行基站。“魅影”太阳能无人机先后在陕北、西藏、新疆、青海、宁夏、甘南等地进行了上百次的试验，是国内目前唯一走向应用的太阳能无人机。为了响应党的“把建设生态文明作为中华民族持续发展的千年大计”，去年暑假，“魅影”团队行程6900公里，与生态保护研究机构，在可可西里、羌塘、三江源三大国家自然保护区开展生态保护的示范应用，起飞海拔近5000米，“魅影”无人机将为高原严峻环境的生态保护注入高科技手段。
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