记者：中国科学报 袁一雪

5月27日，一架太阳能飞艇在南非试航成功。这架由中国企业达天飞艇公司作为设计及制造商，与挪威、英国、法国、美国、南非、德国、日本等国家科技人员合作。动力完全来自其背部安装的太阳能板转化的电能，是飞艇中的“新能源”成员。

在庞大的飞行器家族中，飞艇的存在感并不像飞机那么强，但是研究飞艇的科研人员依然渴望将新能源应用其中。对于主要在平流层“活动”的飞艇来说，太阳能无疑是最好的选择。飞艇是一种可操纵的浮于空中的飞行器，在飞行中主要依靠内部充满氦气的庞大气囊提供浮力，依靠风扇式发动机提供前进的动力，由飞行员或摇控通过操纵尾翼上的升降舵和方向舵控制飞行，具有重量轻、噪音低、起降方便、安全可靠、运营成本低等特点。

不过，与飞机不同，飞艇表面少有平面，外形更接近庞大的气球，飘浮的动力来自气囊内轻于空气的氦气。正是这样的外形特点，在飞艇身上安装太阳能电池是个极大的挑战。

5月27日试飞成功的飞艇，被国内参与设计的公司达天飞艇公司称为全太阳能飞艇CA-21R，属于该公司的CA系列飞艇产品。“这架飞艇与以往的太阳能飞艇不同，没有依靠油电混合动力，而是完全利用太阳能供电飞行。”达天飞艇公司许璐告诉记者。

全太阳能飞艇

在这架全太阳能飞艇之前，不少痴迷于飞艇的研究人员就曾经进行过类似的实验。2011年，加拿 大太阳能飞艇公司研制的太阳能动力飞艇拥有奇异的三角形外形，其背部铺满了太阳能电池板。他们对外宣称这种太阳能动力飞艇综合了飞艇的轻快特性和有翼飞行 器的优点，不需要任何道路或轨道。所以，它可以在没有着陆点或飞机跑道的偏远地区完成医疗急救、野生生物监测、军事侦察以及运送重型货物的任务。

不过，许璐表示，之前的太阳能飞艇都会和燃油发动机一并混合使用，所以属于混合动力的太阳能飞艇，但是全太阳能飞艇的全部动力则都来自太阳能电池。全太阳能飞艇拥有极大的优势，一直以来，“不论哪种飞艇，其技术的瓶颈都是材料、能源和浮重平衡，但是，全太阳能飞艇的出现有效地解决了其中的后两项。没有燃料消耗减少后产生的额外升力，不用担心越飞越轻，而造成难以操控。”许璐解释道。

在动力方面，全太阳能飞艇的能源系统构成相对简单，既有利于对能源的索取和转换，也能让太阳能 电池构成的飞艇能源系统保证飞艇在高空长期工作。“随着高度升高，油动机功率都呈下降趋势，全太阳能艇可有效降低该趋势。比如在海拔8000米以上，飞艇 常用的不添加增压功能的活塞和涡桨发动机都无法正常工作，但电动机则可以。”许璐表示。而且，因为飞艇采用电机提供动力，维护保障相对简单，省时省力。

除了上述优势，全太阳能飞艇在灾害救援中也提供了新思路。因为，当自然灾害发生时，救援力量如 何能够尽快到达灾区，提供应急电力、应急通讯等服务，无疑是一项生死攸关的重要问题。较之比较常见的救援直升机，全太阳能飞艇不仅可以在灾情发生后迅速升 空，避开损毁的地面道路，快速抵达灾区上空，还能利用遍布全身的太阳能电池，为灾区提供应急电力、通讯等服务。

而且，因为拥有太阳能持续提供动力，全太阳能飞艇可长时间“站岗”“放哨”，在消防预警与灾情侦查、警用反恐等领域发挥优势。

综合来看，全太阳能飞艇具有升空高度高、续航时间长、用途广泛、生存力强、可重复使用、使用维护成本低等特点，可搭载任务系统，执行高分辨率对地观测等多种任务，在国家军事和经济建设方面应用价值很高。

多项技术决定飞艇发展

由于具有高经济性和环保性等特点，全球越来越多的国家在太阳能飞艇的开发研制工作上投入精力，我国也不例外。

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此次在南非试飞成功的全太阳能飞艇CA-21R属于试验品，整体长21米，直径4.62米，高6.5米，最大时速32公里/小时。“其太阳能面板使用的是半柔性的，实际使用面积12平方米。设计滞空时间24小时，实际飞行时间4个小时。”许璐介绍道。

因为动力全部来自太阳能电池，所以在遭遇恶劣天气或遇到天黑的情况时，全太阳能飞艇利用储能电 池储存的能量工作，“这在短时间是可以保证的，但也要考虑存储电池组容量和重量。太阳能电池的重量与飞艇之间的关系是由飞艇系统的能耗决定的，即太阳能电 池的铺设面积必须满足飞艇最大的用电量。”许璐说道。当自然灾害发生时．救援力量如何能够尽快到达灾区，提供应急电力、应急通讯等服务,无疑是一项生死攸关的重要问题。全太阳能飞艇可以应用于消防预警与灾情侦查，警用反恐、应急救援。它可以在灾情发生后迅速升空。避开可能损毁的地面道路，快速抵达灾区上空，同时利用遍布全身的太阳能电池,为灾区提供应急电力、通讯甚至空投物资等服务。