日前，由同濟(jì)大學(xué)航空航天與力學(xué)學(xué)院（下稱“同濟(jì)大學(xué)航力學(xué)院”）、上海奧科賽飛機(jī)公司歷時(shí)一年多時(shí)間共同研制的我國(guó)第一架純?nèi)剂想姵責(zé)o人機(jī)“飛躍一號(hào)”，在上海奉賢海邊首次試飛成功。該無人機(jī)可升至2000米以內(nèi)高空，時(shí)速為30公里，可連續(xù)飛行兩小時(shí)，非常適合用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、戰(zhàn)場(chǎng)偵察等領(lǐng)域。
“為積極應(yīng)對(duì)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(shí)現(xiàn)零排放的燃料電池電動(dòng)飛機(jī)，更是航空工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、同濟(jì)大學(xué)航力學(xué)院副教授許震宇介紹說，“世界上多個(gè)航空強(qiáng)國(guó)已經(jīng)試飛成功了多架新能源無人機(jī)和輕型飛機(jī)，臺(tái)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(dòng)力的無人飛機(jī)。”
據(jù)悉，同濟(jì)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(cè)試、實(shí)驗(yàn)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(jī)。首先確定了“僅使用燃料電池作為動(dòng)力”的設(shè)計(jì)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(jī)擁有更多的使用功能。
無人機(jī)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(chǔ)藏、攜帶更多氫氣？面對(duì)新能源飛行器這一新生事物，研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過大量的理論推導(dǎo)和仿真計(jì)算，將研發(fā)中遇到的諸多科技難題逐一攻克。
2011年，同濟(jì)大學(xué)航力學(xué)院牽手上海奧科賽飛機(jī)公司，共建“同濟(jì)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(jì)制造、仿真計(jì)算、地面推力試驗(yàn)等研發(fā)工作，加快推進(jìn)燃料電池?zé)o人機(jī)項(xiàng)目的研發(fā)進(jìn)程。在無人機(jī)項(xiàng)目實(shí)施過程中，同濟(jì)大學(xué)主要負(fù)責(zé)項(xiàng)目總體方案、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析、空氣動(dòng)力和結(jié)構(gòu)計(jì)算、材料和結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)等方面工作，奧科賽公司主要負(fù)責(zé)無人機(jī)外形設(shè)計(jì)、制造和試飛等工作。
據(jù)介紹，“飛躍一號(hào)”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(shí)，飛行高度小于2000米，續(xù)航時(shí)間兩小時(shí)，它使用一個(gè)1千瓦的質(zhì)子交換膜燃料電池作為動(dòng)力。
許震宇表示，燃料電池?zé)o人機(jī)不僅綠色環(huán)保，而且工作溫度低、噪音小、易于維護(hù)，非常適合用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、戰(zhàn)場(chǎng)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(jī)等新能源飛行器型號(hào)，以及大型民機(jī)燃料電池輔助動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
據(jù)介紹，在試飛成功基礎(chǔ)上，校企聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)未來將進(jìn)一步優(yōu)化并穩(wěn)定“飛躍一號(hào)”的各項(xiàng)性能，將連續(xù)航行時(shí)間延長(zhǎng)到8~10小時(shí)，并加快其產(chǎn)品化產(chǎn)業(yè)化步伐，同時(shí)開始研制以燃料電池為動(dòng)力的輕型飛機(jī)，“通過設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)可再生能源系統(tǒng)，有望將燃料電池?zé)o人機(jī)續(xù)航時(shí)間提升到2~3天，甚至更長(zhǎng)。”許震宇說。