日前，由同濟大學(xué)航空航天與力學(xué)學(xué)院（下稱“同濟大學(xué)航力學(xué)院”）、上海奧科賽飛機公司歷時一年多時間共同研制的我國第一架純?nèi)剂想姵責(zé)o人機“飛躍一號”，在上海奉賢海邊首次試飛成功。該無人機可升至2000米以內(nèi)高空，時速為30公里，可連續(xù)飛行兩小時，非常適合用于環(huán)境監(jiān)測、戰(zhàn)場偵察等領(lǐng)域。
“為積極應(yīng)對能源與環(huán)境挑戰(zhàn)，開發(fā)生物質(zhì)能、氫能等新能源的飛行器，已成為航空技術(shù)的未來發(fā)展方向之一；特別是以氫氣為原料、真正實現(xiàn)零排放的燃料電池電動飛機，更是航空工業(yè)發(fā)展的一個重要發(fā)展趨勢。”項目負責(zé)人、同濟大學(xué)航力學(xué)院副教授許震宇介紹說，“世界上多個航空強國已經(jīng)試飛成功了多架新能源無人機和輕型飛機，臺灣成功大學(xué)和遼寧通用航空研究院分別已于2010年和今年7月研制成功使用‘燃料電池及鋰電池’混合動力的無人飛機。”
據(jù)悉，同濟大學(xué)航力學(xué)院自2008年起開始著手燃料電池飛行器的研制工作，建設(shè)了基本的測試、實驗系統(tǒng)，并組織學(xué)院師生共同參與研發(fā)燃料電池?zé)o人機。首先確定了“僅使用燃料電池作為動力”的設(shè)計方案，以便將鋰電池的重量節(jié)省出來，用于裝載氫氣或有效載荷，從而增加其航程，或使無人機擁有更多的使用功能。
無人機的起飛重量如何能與燃料電池功率有效匹配？如何能安全儲藏、攜帶更多氫氣？面對新能源飛行器這一新生事物，研發(fā)團隊經(jīng)過大量的理論推導(dǎo)和仿真計算，將研發(fā)中遇到的諸多科技難題逐一攻克。
2011年，同濟大學(xué)航力學(xué)院牽手上海奧科賽飛機公司，共建“同濟大學(xué)奧科賽新能源飛行器研究室”，共同開展新能源飛行器的設(shè)計制造、仿真計算、地面推力試驗等研發(fā)工作，加快推進燃料電池?zé)o人機項目的研發(fā)進程。在無人機項目實施過程中，同濟大學(xué)主要負責(zé)項目總體方案、系統(tǒng)設(shè)計和分析、空氣動力和結(jié)構(gòu)計算、材料和結(jié)構(gòu)實驗等方面工作，奧科賽公司主要負責(zé)無人機外形設(shè)計、制造和試飛等工作。
據(jù)介紹，“飛躍一號”翼展5米，起飛重量20公斤，有效載荷1公斤，巡航速度為30公里/小時，飛行高度小于2000米，續(xù)航時間兩小時，它使用一個1千瓦的質(zhì)子交換膜燃料電池作為動力。
許震宇表示，燃料電池?zé)o人機不僅綠色環(huán)保，而且工作溫度低、噪音小、易于維護，非常適合用于環(huán)境監(jiān)測、戰(zhàn)場偵察等領(lǐng)域；其相關(guān)技術(shù)還可以用于指導(dǎo)燃料電池輕型飛機等新能源飛行器型號，以及大型民機燃料電池輔助動力系統(tǒng)的設(shè)計。
據(jù)介紹，在試飛成功基礎(chǔ)上，校企聯(lián)合研發(fā)團隊未來將進一步優(yōu)化并穩(wěn)定“飛躍一號”的各項性能，將連續(xù)航行時間延長到8~10小時，并加快其產(chǎn)品化產(chǎn)業(yè)化步伐，同時開始研制以燃料電池為動力的輕型飛機，“通過設(shè)計、實驗可再生能源系統(tǒng)，有望將燃料電池?zé)o人機續(xù)航時間提升到2~3天，甚至更長。”許震宇說。