如果要問對於英國最新無人駕駛飛機最重要的數字是什麼，毫無疑問，應該是數字35。這架
翼展為35米的“持久高空太陽能飛機35（Persistent High Altitude Solar Aircraft 35，Phasa 35）”無人機的整個設計目的是製造一種輕巧高效的飛機，白天可以通過太陽，晚上則是電池為其提供動力。更重要的是，它可以擺脫風和天氣變化無常的對流層，在更高的平流層中飛行，提供長達一年的持續監視和通信中繼能力。設計這樣的飛行器的訣竅在於高效地使用存儲在電池中的能量，因為當前最先進電池可以存儲的能量大約是同體積航空燃料的1/50。
Prismatic公司的持久高空太陽能飛機Phasa 35
該飛機的製造商“稜鏡（Prismatic）” 公司已經制造了兩架生產標準的原型機。
Phasa 35無人機的設計
如上所述，Phasa 35在設計上可在高空飛行一年——受限於電池的使用壽命。像所有可再充電電池一樣，安裝在飛行器上的那些電池也會因為反覆充放電而形成退化。但是這種退化會逐漸發生，因此在飛機不得不返回地面之前至少可以進行400次充放電循環。
設計是這架飛機的一切關鍵所在。工程設計團隊確保這架飛機的重量要足夠輕（總重150公斤），效率要足夠高（定製電動機的效率超過了90％）。同樣，螺旋槳也專門為平流層的飛行環境進行了特別設計，以提供最大的效率。
“長航時太陽能飛機五號（LASA 5）”是“稜鏡”公司研發的單電動機小型無人機，可以提供一天左右的續時間
為了長時間持續飛行，可靠性也至關重要，因此在飛機的設計中只有很少的機械結構。沒有變速箱，電動機直接驅動螺旋槳，而水平和垂直尾翼是唯一的控制面。
Phasa 35對操作員的人工控制要求很低，它可以自動導航到預先設定的GPS座標，然後在那裡停留儘可能長的時間。能夠實現和使用全自動控制部分得益於平流層的氣象條件。在平流層中，空氣非常的溫和，幾乎沒有湍流。因此，也就不需要經常人為地控制飛機飛行，只需將其設置在通往下一個航路點的航線上就可以了。
更小型的Phasa 8可以認為是一架縮小的Phasa 35，用來驗證高空長航時技術、應用和使用方式
要想到達平流層，飛機需要有效地利用太陽能和電池技術產生足夠的能量來穿越對流層。令人難以相信的是Phasa 35的電動機直流功率只有不到1千瓦，在考慮到飛機的大小與一架波音737的大小近似時，這種“小馬拉大車”就更讓人不可思議。為此，飛機必須在19812至21336米（65000至70000英尺）的高空非常緩慢地飛行，每小時飛行速度在92到145公里之間。使用能量密度僅為傳統航空燃料1/50的電池供電在空氣密度僅為海平面10％的高空飛行，是設計團隊打造一架在平流層中飛行的飛機所必須攻克的難關。
使用能量密度僅為傳統航空燃料1/50的電池供電在空氣密度僅為海平面10％的高空飛行，是設計團隊的最大挑戰
飛機的飛行部分只需要一條短小的跑道即可起飛，而底座則留在地面以減輕重量。爬升像其他任何飛機一樣，不同之處在於它將穿過對流層上升到平流層。鑑於飛機在地面起飛和回收的頻率較低，也無需在任務區域附近起飛和回收，Phasa 35可以在赤道附近的位置發射，那裡的條件通常更有利於在上升到平流層的過程中避免惡劣天氣。這種運行模式避免了為飛機設計能夠應付大雨，陣風和雷暴的防護系統。
“稜鏡”公司在Phasa 35的設計中包含了直線通信鏈路和衛星鏈接，因此它可以從地面站接收諸如GPS位置更新那樣的消息。而且，向飛機發送消息無需要大型通信基礎設施。
用於控制Phasa 35的地面天線非常小巧
“稜鏡”公司的首席執行官保羅·布魯克斯（CEO Paul Brooks）在討論飛機的設計要求時解釋說，飛行環境是飛行器設計和配置各方面的首要考慮因素。該飛機將在紫外線強度很高的環境下運行，夜間表面溫度可能會低至-80°C並在白天攀升至+80°C，這會導致某些材料變脆，因此必須考慮到這些影響。所幸的是，“稜鏡”公司的創始團隊之前從事的是人造衛星設計，因此Phasa 35遇到的各種環境條件對於他們而言並不陌生，因為在他們的整個職業生涯中，一直在滿足此類苛刻的設計要求。
Phasa 35具有單殼結構，這意味著它具有由碳纖維製成的堅硬外殼。這些由非常薄的材料製成的外表面在最大程度上減輕了重量，同時還提供了普通飛機所擁有的強度和剛度，使其能夠在某些惡劣條件下飛行。機翼是工程團隊花費最多時間進行設計和測試的部分，以確保在給定重量下滿足強度和剛度要求。
機身只是將機尾和機翼連接起來。“稜鏡”公司製作了許多全尺寸的測試部件，每一個都進行了強度測試。一個一米長的部件在兩端固定的情況下，其中心可以承受660公斤的重量而不會折斷。而該部件可以通過一隻手輕鬆地舉起。
對於在平流層飛行的飛機來說，長時間劇烈的紫外線照射和巨大的晝夜溫差對機體材料是一個考驗
集成到飛機中的系統需要進行優化，在海平面上空大約20000米的高度上運行，比在距地面600公里軌道上運行的衛星接近地球30倍。因此，對於像光學系統這樣與距離的平方成正比系統來說，在飛機上做某些事情比在衛星上做同樣的事情要容易900倍或者好900倍。因此，在衛星（或航天器）上使用1000千克的有效載荷才能做到的事，在Phasa 35上只要1千克多一點的有效載荷就能具有相同的能力。
該無人機的設計要求能在冬至這一天在空中攜帶高達總重量10%——15公斤的最大載荷，因為這一天對Phasa 35來說是最糟糕的飛行時間，最短的日照時間導致發電量最少，只能提供300瓦的直流功率。夏季的白天，飛機可提供幾千瓦的功率給有效載荷，此時可以滿足有效載荷的需求也最大，尤其是在通信方面。為了滿足市場需要，Phasa 35具有足夠的能力在一整年中為有效載荷提供足夠的功率。像寬帶通信和合成孔徑雷達這樣的有源載荷，對功率的要求最大。鑑於當前在商業航天領域中使用的通信設備和雷達的尺寸，這對於“稜鏡”公司而言並不是一個巨大的挑戰。
要確保Phasa 35在目標區域完成一年以上的不間斷監視，充足的電力輸出是必不可少的。
Phasa 35的結構形式是模塊化的，因此可以根據任務需要安裝不同的載荷而無需重新配置飛機或更改整個飛機的結構。有效載荷通過非常簡單的界面放置在飛機前部的生態系統中。為了應對長達一年的空中飛行以及在平流層環境中運行，有
可能要對現有傳感器進行重新設計。工程小組正在指定一項計劃，使用“稜鏡”公司所擁有的設施來測試有效載荷及其生態系統。原型機上的生態系統已經包括了熱量管理功能，可以在傳感器需要保持低溫時製冷，在需要保持溫暖時制熱。這一功能將得到進一步發展以滿足更多客戶的需求。
Phasa 35無人機的一些設計細節
Phasa 35的優勢
與諸如“收割者”和“全球鷹”之類的其他高空長航時無人機相比，Phasa 35為戰鬥指揮官提供了兩個明顯的優勢：
- 執行任務的持久性：在軍事應用場景中，持久性的定義是能始終保持在目標區域上空，讓敵人永遠無法逃過被監視的命運。Phasa 35可以實現該目標，而無需返回基地加油並由第二架昂貴的“收割者”或“全球鷹”接班。
- 飛機的全壽命使用成本：任何用戶都希望獲得持續不斷的視頻源，但是如果提供視頻源的成本不能滿足市場需求，那就沒有必要了。與全球鷹相比，Phasa 35的優勢不僅限於其尺寸，重量和採購成本，更加包括它那非常低的全壽命使用成本。特別是當只用一個團隊來操作一群飛機組成的星座時，成本上的節省更為可觀。
這些優勢帶來的好處是顯而易見的。一顆衛星以每秒7000米的速度在地球上空飛行，在目標區域上空的時間只有幾秒鐘，之後可能兩三天都不會回來。另一方面，普通偵察機則需要一個地面基地，需要時間才能到達感興趣的區域，並且在達到最大停留時間後需要返回基地加油，這都需要很長的時間。
裝有電池的太陽能飛機則不需要加油，可以始終保持在目標區域上空。
對目標區域（例如極地）進行持續的觀測是衛星無法實現的
在談及Phasa 35下傳的視頻質量與當前其他系統相比時，保羅·布魯克斯說：“Phasa產生的數據必須與傳統飛機及其集成系統兼容。但是由於它的持久監視能力，Phasa確實開拓了一個全新的維度。例如，假設Phasa正在收集某個區域的實時高清視頻，那麼操作員將如何使用該視頻？操作員當然不會一直目不轉睛地看著視頻。這就使得
智能提示系統，運動檢測和場景變化檢測成為必要。BAE系統可以提供這樣的功能，以更有效地利用飛機本身的持久續航能力。”稀星天外認為，在國防和安全領域，來自持續監視和通信中繼的需求是發展Phasa 35這樣的高空長航時無人機的兩大推手。在國防和安全應用上，Phasa 35可以持續監視國界上發生的事情，並且為作戰人員提供快速，低延遲的通信功能。隨著傳感器技術的日益強大，戰場上的數據量正在急劇增加，以至於衛星通信無法滿足其所需的傳輸容量，地面天線又無法傳輸很遠的距離。民用部門在遙感、農業、廣闊領土森林火災和森林砍伐的監測中具有同樣的需求，而小型無人機或常規飛機都無法滿足它們。
使用Phasa 35進行農業監測
此外，另一個最引人注目的通信應用將是在不存在光纖連接和無線塔臺的情況下實現互聯網的訪問。類似於家庭住宅中使用的寬帶系統，現成的技術可以在飛行器下方相當寬廣的區域內提供無線寬帶通信。對軍事和商業用戶這都是一個非常有用的功能，因為它可以幫助消除通信盲區。機動性是另一大優勢。Phasa 35可以輕鬆從一個區域移動到另一個區域，以滿足軍事或商業運營商的要求。雷達，光電和紅外傳感器的集成為敏感的軍事用途提供了遙感功能。
多架Phasa 35構成無線通信網絡提供互聯網連接
合作和走向量產
BAE系統公司不僅與“稜鏡”公司簽訂合同進行Phasa 35的設計。同時為了能夠進一步推動其他航空航天系統的原型化，BAE系統還入股了“稜鏡”公司以確保一種更長期、更緊密的關係。BAE系統擁有針對任何潛在市場開發和生產Phasa 35航空器的專有權利。稀星天外認為，這種合作將“稜鏡”公司擅長原型設計的創新能力和BAE系統在飛機制造和相關服務上的經驗相輔相成。這種相互結合而又不影響彼此工作方式的聯盟是成功合作的關鍵因素。
BAE系統不僅和“稜鏡”公司聯合開發製造Phasa 35，還直接入股了該公司
對兩家公司而言，它們將在未來的飛行器生產和運營方面，盡一切可能使Phasa 35成為市場領導者。目前，在同一類型的競爭產品中，只有空中客車的“和風（Zephyr）”飛行器已經成功地進行了飛行展示。Phasa 35將是這種類型飛行器的第一個量產產品。
空中客車的“和風”飛行器也是一架高空太陽能無人駕駛飛機，它保持著目前無人機續航記錄（14天）
BAE系統Phasa 35的業務主管菲爾·瓦蒂（Phil Varty）在合作簽字儀式後表示，“稜鏡”公司和BAE系統之間的合作基於兩個重要方面。
- Phasa 35彙集了一系列最先進的成熟技術，使平臺具有獨特的能力。BEA系統的合作伙伴和客戶都對它的功能感興趣。這是一種可以很快推向市場的產品。
- 該飛機的技術可以被應用在其他許多BAE系統的項目中。例如，最新的太陽能面板在可以提供約31％發電效率的同時，又薄如蟬翼可以彎曲。這就使它可以被用於其他類型的設備，以提供額外的電力。畢竟在現代化武器裝備中電能總不嫌多。又比如，飛機是由非常薄的碳纖維製成的，這種碳纖維是在商業航天領域使用的材料。BAE系統正在和“稜鏡”公司一起了解該技術，以期將其應用於其他產品，而不僅僅是Phasa 35。
通過之前的LASA 5和Phasa 8，Phasa 35應該說一種技術上成熟的產品，它的很多技術也可以被其他項目所用
Phasa 35飛行測試計劃將和其他商用和軍用飛機相類似。首飛將測試在白天用太陽能電池板為電池充電，晚上電池放電，以使飛機保持在一定高度的高空飛行。一旦太陽再次升起，則太陽能電池板應再次為電池充電，準備當天的夜間飛行，如此每天週而復始。這一測試可能需要經歷一個週期，以
確保飛機可以每天為電池充電。這將證明它的空氣動力學設計是正確的，足以滿足飛機的性能要求。在完成初始的飛行測試後，接下來將評估在航空電子設備生產方面需要做些什麼，飛行控制系統的功能有哪些以及作為有效載荷的通信和傳感器系統在高空如何運行。首飛計劃在2020年2月進行，如果它能達到預期，則該飛行器將在一種標準模式下進行更長任務的運行測試。
Phasa 35的試飛和其他飛機沒有太大區別，首先要確認太陽能電池板和電池能夠反覆充放電，支持飛機晝夜飛行
在回答Phasa 35在英國領空飛行可能性時，瓦蒂向媒體透露了在政府部門認證方面的一些挑戰細節：“目前正在與包括民用航空管理局（Civil Aviation Administration，CAA）和國際民航組織（International Civil Aviation Organization，ICAO）在內的各個機構就無人機如何以及在空域的什麼地方飛行進行討論。作為一項業務，BAE系統參與了很多有關無人機認證的討論，以及飛機上需要使用哪些傳感器來避免碰撞和空中航路衝突。我們計劃在沒有其他飛機的空中走廊進行爬升，用半天的時間沿著螺旋式的路徑上升到高空，然後飛往所需的任務位置。該過程每年可能僅需要進行一次或兩次，因此對空中交通管制系統的干擾僅限於Phasa 35飛機起飛執行任務，以及返回基地的那兩天。”總之，在平流層高度使用飛行器產生了對額外法規的需求，許多進行這方面開發的廠商正在與監管機構就運行概念進行討論。
作為一架平流層飛行的太陽能飛機，Phasa 35在投入前還面臨著許多取證工作，這對廠商和監管部門都是新課題
根據菲爾·瓦蒂的說法，行業領導者似乎主導了當前的發展方向。目前沒有任何平流層飛行器的解決方案，國防需求推動了這一領域的發展。隨著時間的推移，商業領域也將產生自己的需求，特別是需要與空中大量飛行器進行5G通信的要求。這是一種引人入勝的全新使用和監管概念。
現有的兩架全尺寸原型都是使用8米直徑的碳鑄模製造的，非常高效、方便。每個鑄模可以反覆使用多次，500次？1000次？？目前沒人知道極限在哪裡。而整架飛機的零件數在1000以內，被整合成12個主要零部件，通過螺栓簡單地相互連接在一起。
Phasa 35無人機原型之一
兩架原型機的生產基本上都是手動的，但最終BAE系統將使用自動化技術生產12個主要零部件中的一些。總體而言，目前大部分生產工作和時間都用在由美國微聯接設備公司（MicroLink Devices Inc.）製造的太陽能電池板上。根據菲爾·瓦蒂的說法，這些電池片非常薄且生產成本很高，因為它們目前幾乎都是單獨定製生產。為了提高批量生產的產量，自動化太陽能電池板的生產過程至關重要。目前，BAE系統公司正在與MicroLink公司討論如何實現規模化生產。這需要應用到產品化的過程。因此和飛機制造相比，BAE系統未來工廠概念可能會對建立太陽能電池板的生產線更有用。
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