太陽能無人機(jī)因其節(jié)能環(huán)保、續(xù)航時(shí)間長、可以低空飛行無噪聲,被世界各個(gè)科研機(jī)構(gòu)和高校進(jìn)行重點(diǎn)研究。作為續(xù)航能力的關(guān)鍵,解決能量利用率和飛機(jī)氣動效率極為重要,這些問題也是太陽無人機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。隨著科技的進(jìn)步,能量轉(zhuǎn)化率提高、能量密度的提升、各種先進(jìn)的復(fù)合材料出現(xiàn),作為清潔能源,并且能高空長航時(shí)飛行的太陽能無人機(jī),將會是未來的重點(diǎn)研究方向。在整個(gè)太陽能無人機(jī)研發(fā)過程中,必須要有大展弦比的機(jī)翼來提供良好的滑翔性能和鋪設(shè)大面積的太陽能電池片。大展弦比氣動布局在很多太陽能飛機(jī)上都正在采用,但是這種布局會帶來相應(yīng)的穩(wěn)定性和控制性的不足。通過特別的前置鴨翼和翼身融合將會解決大展弦比機(jī)翼帶來的種種缺點(diǎn)。本文根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行了一種新的氣動布局設(shè)計(jì),提出了前置鴨翼和翼身融合的布局方式,完成了總體設(shè)計(jì)、用CFD軟件模擬分析氣動特性、完成了飛機(jī)總體布置、各項(xiàng)飛行性能計(jì)算分析并得到該設(shè)計(jì)的三維模型。最后為該太陽能無人機(jī)設(shè)計(jì)了專屬的飛行姿態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)控制方案。 

【文章來源】：沈陽航空航天大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

太陽能挑戰(zhàn)者1998年11月10日，有美國瓦伊倫門特公司研制的“百人隊(duì)長”號太陽能無人機(jī)在愛德華空軍基地起飛，飛行了1小時(shí)22分鐘

圖 1.2 探索者號太陽神號，全機(jī)重量 590 公斤，翼展 75 米，飛行速度 30 公里至 50 公里每生于美國 AeroVironment 公司，耗資約 1500 萬美元制造出來。其特點(diǎn)是有兩大的機(jī)翼，其機(jī)身長度僅為 2.4 米，但是機(jī)翼翼展確是長達(dá) 75 米，這讓波音都望塵莫及。太陽神號上裝有 14 個(gè)螺旋槳。在清晨陽光不是很充足的狀態(tài)電池就可以提供 10 千瓦的電力，讓飛機(jī)能夠以每秒 33 米的上升速度進(jìn)行爬正午，太陽能電池吸收并提供給電動機(jī)的功率可以達(dá)到 40 千瓦。在 2011 年，飛行高度達(dá)至 22800 米，隨后研究人員預(yù)測“太陽神”號最高可飛到海拔 30

圖 1.3 太陽神號天空使者號，看上去像是個(gè)太陽能飛機(jī)，實(shí)則它是瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院和歐洲宇航合作設(shè)計(jì)的一款太陽能為動力的火星科研飛行器。設(shè)計(jì)人員認(rèn)為，隨著技術(shù)的進(jìn)步，就得將來天空使者就能抵達(dá)火星軌道飛行。天空使者首臺原型機(jī)是通過手動發(fā)射起飛該飛機(jī)在空中持續(xù)飛行了 5 小時(shí)。飛機(jī)內(nèi)部安裝有 216 塊單晶硅太陽能電池片，在太光充足的條件下，可以給電動機(jī)輸出 80 瓦的功率。該飛機(jī)內(nèi)部空間可以裝載一些高技設(shè)備，比如數(shù)字傳感器、電荷耦合相機(jī)。當(dāng)飛機(jī)自動駕駛出現(xiàn)故障時(shí)，還可以通過面控制站接手飛機(jī)的控制權(quán)。


本文編號：3377997