无人驾驶飞行器可以实现使用太阳能的无人驾驶飞机的长航程

海军研究实验室(NRL)，车辆研究部门和光伏部门的研究人员正在建立在无人驾驶飞行器(UAV)自主合作飙升的成熟概念之上。他们的研究调查了太阳能光伏发电(PV)在合作自主飞行技术中的存在，这种技术可以实现使用太阳能的无人驾驶飞机的长航程。

太阳能光伏和自主飙升基地计划和海军陆战队的远征能源办公室(E2O)希望提高无人平台支持24-7信息，监视和侦察(ISR)任务的能力。通过这样做，作战人员将大大受益，因为它将减少他们必须携带的电池或燃料的数量，并提高ISR资产的连续覆盖的可用性。

航空航天工程师Dan Edwards博士说：“NRL已经两次使用太阳能光伏和自动飙升的太阳能无人机(基于SBXC滑翔机)超过10小时，作为”太阳能高峰“研究项目的一部分。“这项研究正在研究将自主飞行算法与太阳能光伏发电结合起来以捕捉环境能量以延长飞机的飞行耐力和任务操作的价值。”

在NRL的车辆研究部门和光伏部分定制的光伏阵列被集成到PV-SBXC飞机的中心翼板中，作为原始机翼的直接替代品。电源管理和分配系统将来自太阳能电池阵列的电力转换为直流(DC)电压，电动机可用于推进或为“智能电池”充电。

此外，一种自动飙升的软件算法 - 通常可以监控飞机周围的局部垂直风 - 命令飞机在任何附近的上升气流轨道运行，非常类似于飞翔的鸟类。然而，为了评估仅太阳能性能，该算法被禁用于两个太阳能飞行。被动飙升 - 意味着没有特定的动作试图捕获热量 - 仍被允许，如果由于沿着飞机的预定飞行路径的上升气流而增加高度，飞机将关闭电机。自动飙升软件在2015年10月下旬的先前飞行演示中进行了广泛测试。

使用SunPower Inc.太阳能电池在NRL建造太阳能电池板的无人机于2016年10月14日飞行10小时50分钟。起飞发生在上午7:20，电池充电状态为95%，下午6:10发生着陆电池处于10%充电状态。热活动在一天的中间非常好，并且40%的飞行是在电机关闭的情况下花费的，并且太阳能电池阵列在电机关闭时部分地为电池充电。

配备太阳能机翼的无人机采用了Alta Devices公司的光伏阵列。它于2017年4月19日飞行了11个小时，2分钟。起飞发生在日出后大约一个小时的上午7:46，电池的充电状态为90%。着陆发生在日落前大约一小时的下午6:48，电池的充电状态为26%。热活动非常微弱，几乎所有的飞行都花在了电机上。在太阳中午附近，太阳能电池阵列提供足够的电力来单独巡航太阳能。

这两个航班的电力管理系统由Packet Digital，Inc。提供，作为北达科他州可再生能源委员会拨款的一部分。

“实验证明，通过利用热上升气流和入射太阳辐射可以获得显着的耐久性增益，而不是忽视这些自由能源，”爱德华兹说。“未来的测试将集中在量化太阳能电池效率改进与自动飙升之间的贸易空间，以改善太阳能充电。”

NRL的车辆研究部门开展研究，开发自动化，经济实惠的无人驾驶系统技术，为各种任务场景提供各种有效载荷。该科由航空，航天，电气和机械工程师，科学家和技术人员组成，致力于推进无人系统技术的最新技术。

NRL的光伏部门开展研究，开发光伏(太阳能电池)技术，为作战人员提供免费，可再生，便携的物流。该科由物理学家，电气工程师和化学家组成，致力于推进光伏电源和系统的最新技术。