小型固定翼無人機通常是由電池驅動的，航時僅為一兩個小時。開發者正努力尋找使用混合動力系統使無人機航時延長的方案，通過其他能源形式和電池為無人機提供動力。

一、美國空軍研究實驗室資助的相關研究

2017年8月，洛克希德•馬丁贏得了美國空軍330萬美元的小型無人機的能源創新合同。雖然沒有釋出合同細節，但該公司將在美國空軍研究實驗室（AFRL）的小型無人可持續能源飛機（SURGE-V）專案的研究基礎上開展工作。

SURGE-V的意圖是開發使用燃料電池的可持續飛行4小時的單人便攜無人機。這項工作推動了技術的進步，要求燃料電池和飛機能夠相容。小型飛機的能源創新專案的目標能力沒有宣佈，但應該比之前的目標高得多。

洛馬已經將部分研究成果融入產品中。該公司無人機系統業務開發經理史蒂夫•福特森稱最新版的沙漠鷹小型無人機使用多種能源。包括電池或燃料電池，可將太陽能電池安在機翼上，無人機採用模組化架構，應用了混合動力管理系統來使飛機可使用多種電壓的能源。

如果無人機的主要需求是載荷功能性（例如更大的攝像頭），那麼可減少能源元件，利用節省的空間和載重來增載入荷，但理想情況是可無限留空的小型無人機。福特森說最終目標是使小型戰術無人機使用機載可充電能源實現持續留空從而不必總是因為能量不足而降落，但是距離這個目標的實現還有一段距離。

二、海軍研究實驗室開展的相關研究

空軍研究實驗室與洛馬合作的同時，海軍研究實驗室也在與多個供應商合作開發使用多能源無人機的專案。

海軍研究實驗室的一位航宇工程師丹•愛德華茲說，其太陽能滑翔無人機專案正與多個光伏技術供應商合作來研究效能和能源整合。已經將不同光伏陣列的電能整合至同一個機翼平面。一個版本的無人機使用SolAero技術公司的倒置變形多節（IMM）光伏電池。該公司稱此種光伏電池重量輕，效率高，機械彈性比目前主流的矽晶體光伏電池好。電池覆蓋在曲面機翼上與驗證機的機翼碳纖維材料結合起來。

海軍研究實驗室也正在測試SunPower和AltaDevices公司的太陽能電池。在對後者進行測試的過程中，發現在Sunny充足情況下使用光伏電池巡航可以完全不用電池內的電能。但這隻適用於飛行的部分階段。太陽能不能完全取代電池，但是愛德華茲相信海軍研究實驗室的努力擴充套件了太陽能電池的使用範圍。在專案初始階段，商用飛機不適用於現在正在開展的研究，研究興趣主要集中在學術和工業級無人機上。但是海軍研究實驗室的努力拓寬了應用範圍。愛德華茲稱，最終，多種太陽能技術就被採用，因為飛行高度不同的無人機對太陽能輻射能力的需求是不一樣的。

太陽能滑翔無人機專案同樣使用軟體來提升利用自然升流的效率。這得益於海軍研究實驗室的ALOFT（自動熱流定位）專案，該專案使pv-SBXC滑翔機能夠自動定位大氣中的熱流從而提高滑翔時間，可完全不適用動力留空數小時。

海軍研究實驗室正在對PV-SBXC滑翔無人機機翼上安裝的不同製造商的光伏電池進行測試。

愛德華茲稱，其飛行記錄是在起飛達到100米高度後滑行了5.2小時。如果沒有使用自主滑翔的能力，飛行可能3分鐘就結束了。海軍研究實驗室希望與工業界合作利用自主滑翔的演算法，同時也正在將該技術整合至太陽能無人機中，但是在開始階段可能整合工作有一定難度，因為自主滑翔演算法使飛機頻繁傾斜，降低吸收太陽能的效率。愛德華茲說，當飛機轉向時，其機翼上的太陽能陣列對太陽能的吸收角度變差，或可能被遮蔽了，降低了能量獲取。但是，我們的研究表明，自主滑翔能力可提供的能力高於太陽能吸收不利帶來的損失。

同時，當無人機通過自主滑翔獲得了足夠的飛行高度後，可通過自由滑翔吸收大量太陽能，直至無人機下降至墜毀高度。太陽能和自主滑翔的組合優於使用單一技術。愛德華茲稱使用太陽能-自主滑翔組合的無人機真的可以從早飛到晚，海軍實驗室已經數次驗證過了。

目前，該研究專案在開放海域上進行。在開放海域，信天翁、軍艦鳥等可滑翔數月。目前已經在大西洋上進行了試飛，明年可在太平洋和大西洋上進行長航時試飛。

除了太陽能和自主滑翔能力，海軍研究實驗室也在推進燃料電池的研究。新的混合動力老虎小型無人機是之前的離子老虎的後繼機型，離子老虎的航時記錄是48小時，使用高能量燃料電池和輕量化的儲氫裝置。混合動力老虎無人機將結合燃料電池和日間太陽能動力儲存，以及自主滑翔演算法使航時達到3.5天。

混合動力老虎無人機將在原35磅重的離子老虎無人機上增加太陽能和滑翔能力，原老虎無人機使用氫燃料電池可飛行48小時。

三、未來前景

上述專案表明了技術的組合將比單一技術更加有效地延長小型無人機的航時。有利於傳統的無人機使命，例如通訊中繼、大範圍勘察、海洋監視等。數架使用混合動力技術的無人機將以遠低於之前的成本實現廣域覆蓋。這些技術也可使巡飛彈的任務時間和任務範圍增加。這些技術也可在未來數年內實現飛機的永久飛行。

資源佔用相對較低以及技術的快速商業化不止可使其他國家，也可使非政府機構使用上這些技術。伊斯蘭國曾經在敘利亞和伊拉克使用了大量消費級無人機，相當精確地投下了40毫米手榴彈。令人吃驚的是近期發現恐怖組織正向其固定翼和旋翼無人機上適配太陽能電池。雖然他們難以達成這些領域的最高技術水平，但這也表明他們對混合動力潛力的認可以及在他們的技術條件允許下必將升級他們的無人機。提名國防部助理部長的歐文•韋斯特警告稱未來五年內恐怖組織將獲得能夠橫跨大西洋打擊美國本土的太陽能無人機。

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