随着科技发展和政策推动，低空经济已经成为新兴产业的一匹黑马。而无人机作为低空经济发展的“主力军”之一，发挥着不可小觑的作用。

  近日，中国自主研制的国内首架太阳能氢能混合动力无人机在明月湖顺利完成了首飞，填补了混合动力无人机领域的空白。在庆祝这一重大成果的同时，人们不禁会产生疑问，无人机是如何实现无人驾驶的?混合动力又是什么呢?

  无人机如何实现无人驾驶？

  无人机飞起来的原理与普通飞机一样，都是利用了空气动力学的原理。在无人机起飞过程中气体会被机翼切割为上下两部分，机翼上侧的气体流动速度大于下侧。根据“伯努利定律”，气体流动速度越快，气体压力越低。因此机翼上侧的气体压力小于下侧，产生了向上“托举”的升力，使得飞机升空。

  飞行控制系统是实现无人机稳定飞行必不可少的部分，被称为无人机的“大脑”。飞行控制系统由多种高精度传感器组成，如用于确定位置的GPS(全球定位系统)，用于测量高度的气压计，用于感知角速度和加速度的IMU(惯性测量单元)，以及用于确定方向指南针等。

  无人机实际上还是由人来操控的，只不过是操作的位置和时机不同。

  无人机操作员在地面通过遥控器就可以实现无人机的飞行姿态和飞行轨迹的控制。无人机遥控器上会显示出各项飞行数据，如飞行状态、位置信息、传感器数据等，操作员根据这些信息通过操纵杆或按键对无人机发出指令，无人机就会按照预期的路线和动作飞行。

  随着通信技术的不断发展，操作员发出指令和无人机接收指令的速度也越来越快，地面操作员几乎已经可以“身临其境”地控制无人机，就像“坐”在无人机里操控一样。

  无人机除了可以被人操控外，也可以自己飞，专业人员提前对无人机的飞行姿态和灯光进行编程后，无人机就可以根据预设的飞行计划和任务需求，自主完成起飞、变换队形等过程，并且该过程无需人工干预。

  由此可见，庞大的无人机表演编队可能只需要两个人加一台电脑就可以被控制，操作人员负责监控无人机的飞行状态、调整飞行参数以及应对突发情况，电脑则通过预先编程的软件来集中控制无人机的表演动作。

  混合动力无人机有何过人之处？

  太阳能和氢能作为清洁能源不仅环保，还具备能源互补的优势。利用精准的能源输出控制系统，对电能输出进行合理的调配，将太阳能产生的电力无条件优先输出，氢能产生的电作为补充使用，可以实现昼夜连续飞行，飞行时间超24小时。

  氢能为什么能被无人机选中？

  氢能是一种清洁的二次能源，是由氢气和氧气发生反应释放的化学能，被誉为“21世纪终极能源”。参与反应的氢气具有高的燃烧热值，高于化石燃料和化工燃料，是汽油发热值的3倍左右。此外，氢气与氧气反应后的产物只有水，对环境几乎无污染。

  无人机中的氢能与电能的转换少不了氢燃料电池，氢燃料电池为氢气与氧气的反应提供了场所和必要的反应条件。燃料电池工作时，在阳极通入氢气，阴极通入氧气或空气，通过特殊的电解质就可以实现化学能到电能的转换。

  氢燃料电池具有较高的耐低温性能，在零下二十摄氏度或更低的温度可以实现无损冷启动，具有更高的安全性和稳定性。因此，氢能的“加入”不仅能够提高无人机的续航时间，也能使其在更加恶劣的飞行环境中游刃有余。

  科幻片上看到的无人机已经从概念走进了现实，并且实现了飞行稳定性、续航和应用领域方面的飞速突破。无人机以其方便、高效的面孔呈现在我们面前，让我们共同期待无人机在未来更好地服务于日常生活。

  作者：石   畅

  编辑：王   珊

  审核：贾慧娟