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高空长航时太阳能飞机研究进展与技术挑战
1
作者 杨希祥 侯中喜 郭正 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1-9,共9页
高空长航时太阳能飞机是当前的前沿热点方向,可实现月量级的长期驻空,并形成“时间持久+区域保持”的新型应用能力。系统总结了高空长航时太阳能飞机三阶段发展历程,包括初期探索阶段、快速发展阶段、实用能力验证与应用示范阶段,重点... 高空长航时太阳能飞机是当前的前沿热点方向,可实现月量级的长期驻空,并形成“时间持久+区域保持”的新型应用能力。系统总结了高空长航时太阳能飞机三阶段发展历程,包括初期探索阶段、快速发展阶段、实用能力验证与应用示范阶段,重点阐述国外典型发展计划,深入分析气动布局设计、储能电池、高空推进、大尺度结构、飞行控制等面临的主要技术挑战,并提出重点攻关方向建议,为高空长航时太阳能飞机创新发展提供参考。 展开更多
关键词 高空长航时太阳能飞机 研究进展 气动布局设计 储能电池 高空推进
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太阳能飞机原理及总体参数敏度分析 被引量：31
2
作者 昌敏 周洲 郑志成 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期792-796,共5页
文章统计了现有典型太阳能飞机总体参数值,提炼出了太阳能飞机的低翼载荷特性,然后以翼载荷为主要对象,以太阳能飞机飞行原理为引导,对总体设计中的关键参量进行了敏度分析,总结出了太阳能飞机总体设计的关键技术攻关点。在此基础上,提... 文章统计了现有典型太阳能飞机总体参数值,提炼出了太阳能飞机的低翼载荷特性,然后以翼载荷为主要对象,以太阳能飞机飞行原理为引导,对总体设计中的关键参量进行了敏度分析,总结出了太阳能飞机总体设计的关键技术攻关点。在此基础上,提出了适用于太阳能飞机的以能量为中心的总体综合设计方法,以瑞士太阳能飞机"HB-SIA"作为实例对该方法进行了验证,该方法在太阳能飞机总体方案设计阶段十分有效。 展开更多
关键词 太阳能飞机 能量平衡 效率 敏度分析
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先进复合材料在无人机和太阳能飞机上的应用 被引量：8
3
作者 黄春芳 曾竟成 +2 位作者 江大志 鞠苏 石刚 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期133-136,共4页
先进复合材料不仅以其高比强度、高比模量在无人机结构轻量化上得到应用,而且以其功能结构一体化在无人机隐身、防震等方面做出了贡献。本文介绍了无人机和太阳能飞机用先进复合材料的特点,简述了先进复合材料在几种典型无人机上的应用... 先进复合材料不仅以其高比强度、高比模量在无人机结构轻量化上得到应用,而且以其功能结构一体化在无人机隐身、防震等方面做出了贡献。本文介绍了无人机和太阳能飞机用先进复合材料的特点,简述了先进复合材料在几种典型无人机上的应用状况,着重综述了先进复合材料在太阳能飞机上的应用。展望了无人机和太阳能飞机用复合材料的发展趋势。 展开更多
关键词 无人机 太阳能飞机 复合材料 轻量 应用
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基于能量平衡的太阳能飞机可持续高度分析 被引量：14
4
作者 昌敏 周洲 李盈盈 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期541-546,共6页
相对于常规动力型式的长航时飞机,尽量提高太阳能飞机的最大持续任务高度,更能体现其在工程应用中的显著优势。基于能量平衡,采用敏度分析的方法,着重分析了各总体参数对太阳能飞机可持续高度的影响及约束程度。参与分析的总体参数有各... 相对于常规动力型式的长航时飞机,尽量提高太阳能飞机的最大持续任务高度,更能体现其在工程应用中的显著优势。基于能量平衡,采用敏度分析的方法,着重分析了各总体参数对太阳能飞机可持续高度的影响及约束程度。参与分析的总体参数有各系统部件的"效率特性"参数、"重量特性"参数和设计指标中的飞行季节等。研究结果表明:主要有光伏组件效率及其面密度、结构面密度和二次电池比能量共同约束着可持续高度的上限;要实现跨季节或数年飞行时,飞行季节也约束着可持续高度的上限;另外,仅从能量采集与能量消耗之间的差值来看,太阳能飞机"有利"巡航高度约为10 km。所研究的结果能为太阳能飞机方案设计阶段中的总体参数选型提供指导。 展开更多
关键词 能量平衡 太阳能飞机 可持续高度 飞行季节 总体参数 翼载荷
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太阳能飞机工作条件对太阳能电池性能的影响 被引量：7
5
作者 成珂 王忠伟 周洲 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期535-540,共6页
太阳能飞机能源系统的核心部件是太阳能电池,性能受外界环境影响动态变化,准确预测其性能是飞机方案设计的重要基础工作。文章以光伏发电模型为基础,通过模拟太阳辐射和太阳能电池温度的逐时变化,预测了太阳能电池在飞行时间、速度和高... 太阳能飞机能源系统的核心部件是太阳能电池,性能受外界环境影响动态变化,准确预测其性能是飞机方案设计的重要基础工作。文章以光伏发电模型为基础,通过模拟太阳辐射和太阳能电池温度的逐时变化,预测了太阳能电池在飞行时间、速度和高度等工作条件变化时的性能。研究结果表明,受一天内太阳辐射和环境温度的变化影响,飞行时间是太阳能电池性能最大的影响因素,性能指标以太阳时12点为中心左右基本对称变化。飞行高度的改变伴随太阳辐射和环境温度变化,每升高1 km,开路电压提高1.52%,短路电流提高1.49%,最大功率提高3.65%。飞行速度的改变使得太阳能电池温度变化,每加速10 km/h,开路电压提高3.90%,短路电流降低0.31%,最大功率提高5.32%。以上研究,预测了太阳能电池在不同工作条件下的变化情况,为正确选择和改进能源系统方案奠定了理论基础。 展开更多
关键词 概念设计 数学模型 光伏电池 发电 太阳能电池 太阳能飞机
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基于可靠性的太阳能飞机多学科设计优化 被引量：6
6
作者 姜光泰 祝明 +1 位作者 梁浩全 武哲 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期464-471,共8页
针对太阳能飞机典型任务要求,建立了以总重最小为目标的多学科设计优化模型,考虑飞行性能、能量、重量3个学科的设计变量和相应约束条件。同时考虑设计变量的不确定性影响,将序列优化及可靠性评估方法引入到并行子空间优化过程中,顺序... 针对太阳能飞机典型任务要求,建立了以总重最小为目标的多学科设计优化模型,考虑飞行性能、能量、重量3个学科的设计变量和相应约束条件。同时考虑设计变量的不确定性影响,将序列优化及可靠性评估方法引入到并行子空间优化过程中,顺序执行可靠性分析和多学科设计优化以提高执行效率。在优化过程中应用响应面近似并不断提高模型精度,降低了计算成本。利用iSIGHT软件搭建求解平台,以欧洲太阳能飞机"HeliPlat"作为算例,验证了分析模型的合理性和优化方法的有效性。基于可靠性的多学科设计优化框架有望用于更贴合工程实际的太阳能飞机设计。 展开更多
关键词 多学科设计优化 太阳能飞机 并行子空间优化 序列优化及可靠性评估
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太阳能飞机太阳电池组阵设计方法研究 被引量：3
7
作者 王寅 呼文韬 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1061-1063,共3页
列举了国内外各类太阳能飞机太阳电池的组阵形式,提出了一种普遍适用的太阳能飞机组阵设计方法,并根据此方法研究了典型太阳能飞机机翼段太阳电池组阵功率优化算例,结合分布式MPPT技术,使得太阳电池阵整体发电效率提升约5%。
关键词 太阳能飞机 太阳电池 组阵优化 最大功率点跟踪
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太阳能飞机翼肋结构拓扑优化设计 被引量：4
8
作者 张碧辉 李洪波 辛树鹏 《航空工程进展》 CSCD 2015年第1期105-109,共5页
太阳能飞机翼肋结构轻薄且数量众多,其结构形式的合理性对于结构减重、机翼刚度设计等具有重要意义。基于现有太阳能飞机翼肋的结构形式,提出一种翼肋拓扑优化设计方法:首先,应用双向渐进结构优化法(BESO),以单元应力为判断指标,对太阳... 太阳能飞机翼肋结构轻薄且数量众多,其结构形式的合理性对于结构减重、机翼刚度设计等具有重要意义。基于现有太阳能飞机翼肋的结构形式,提出一种翼肋拓扑优化设计方法:首先,应用双向渐进结构优化法(BESO),以单元应力为判断指标,对太阳能飞机典型翼肋进行结构拓扑优化;其次,基于拓扑优化结果对翼肋进行结构细节设计;最后,通过有限元计算,验证翼肋的结构强度、刚度和静稳定性。通过本文方法,能够得到太阳能飞机翼肋更为合理的结构布局。 展开更多
关键词 太阳能飞机 翼肋 渐进结构优化法 拓扑优化
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某型太阳能飞机高效螺旋桨设计 被引量：1
9
作者 康桂文 翟若岱 项松 《中国高新技术企业》 2017年第3期20-23,共4页
文章以整个飞行跨度内的高效率为目标设计了某型太阳能飞机的螺旋桨,根据给定的飞行速度、螺旋桨直径、需用拉力,结合太阳能飞机的飞行高度曲线,确定了桨叶数、翼型和螺旋桨转速,计算出若干设计高度点的弦长分布、桨距角分布等,然后根... 文章以整个飞行跨度内的高效率为目标设计了某型太阳能飞机的螺旋桨,根据给定的飞行速度、螺旋桨直径、需用拉力,结合太阳能飞机的飞行高度曲线,确定了桨叶数、翼型和螺旋桨转速,计算出若干设计高度点的弦长分布、桨距角分布等,然后根据飞行高度曲线对得到的结果进行加权平均,得到最终的弦长分布和桨距角分布,建立了三维模型。 展开更多
关键词 太阳能飞机 高效率 螺旋桨设计 数值仿真 飞行速度 飞行高度曲线
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一种固定翼太阳能飞机设计 被引量：3
10
作者 闫俊岭 户振锋 《现代信息科技》 2019年第3期160-163,167,共5页
本文基于小型固定翼飞机,探讨了太阳能电池板的设计、动力设计、气动设计、结构设计和能源管理系统设计。运用Profili气动设计,低雷诺系数下Xflr5的机翼特性分析,通过推重比与气动升阻比相结合,功率和翼面积相结合,参照CADC国赛要求,参... 本文基于小型固定翼飞机,探讨了太阳能电池板的设计、动力设计、气动设计、结构设计和能源管理系统设计。运用Profili气动设计,低雷诺系数下Xflr5的机翼特性分析,通过推重比与气动升阻比相结合,功率和翼面积相结合,参照CADC国赛要求,参考propCalc动力设计数据,设计载重1～1.5kg,翼载荷20～30g/dm^2,推重比0.4～0.6,基本满足滑跑起飞与续航要求。本文阐述了部分翼梁、前缘、翼肋、机身、尾组结构设计的一些参数,列出机身装配、重心调节、地面测试的一些要领,基本上体现完整的固定翼太阳能飞机设计流程。 展开更多
关键词 太阳能飞机 固定翼太阳能 总体设计 Profili气动设计 翼型设计
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阳光照耀 梦想飞扬一一记世界最大太阳能飞机“阳光动力2号”中国行 被引量：1
11
作者 鹏飞 《太阳能》 2015年第5期69-71,共3页
套用朱自清先生《春》中的名句：盼望着,盼望着,东风来了,春天的脚步近了;盼望着,盼望着,春天来了,世界最大太阳能飞机快到达中国了.笔者感觉用此语言形容中国太阳能和航空等众多科学爱好者的期盼心情十分贴切.
关键词 太阳能飞机 中国 世界 光照 阳光 航空
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太阳能飞机关键技术及发展情况分析 被引量：1
12
作者 张利国 张健 《机械工程师》 2018年第4期1-4,7,共5页
太阳能飞机是一种绿色无污染的新能源飞行器,动力完全由太阳能转化而来。结合当前太阳能飞机的发展情况和相关行业技术的发展现状,对太阳能飞机的关键技术、主要特点及发展方向进行了分析。并对太阳能飞机未来发展趋势与市场需求等方面... 太阳能飞机是一种绿色无污染的新能源飞行器,动力完全由太阳能转化而来。结合当前太阳能飞机的发展情况和相关行业技术的发展现状,对太阳能飞机的关键技术、主要特点及发展方向进行了分析。并对太阳能飞机未来发展趋势与市场需求等方面进行了探讨。 展开更多
关键词 太阳能飞机 关键技术 现状 发展趋势
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全球最大太阳能飞机首飞成功 被引量：1
13
作者 金星宇 《地球》 2014年第8期76-78,共3页
1903年12月17日,当莱特兄弟怀着极大热情试飞世界第一架飞机时,也许没有想到,这个划时代意义的发明不仅实现了人类征服天空的梦想,也从此改变了人类的生活轨迹,之后,人类的足迹从广袤的陆地迈向了更加辽阔的天空。在110多年后的2014年6... 1903年12月17日,当莱特兄弟怀着极大热情试飞世界第一架飞机时,也许没有想到,这个划时代意义的发明不仅实现了人类征服天空的梦想,也从此改变了人类的生活轨迹,之后,人类的足迹从广袤的陆地迈向了更加辽阔的天空。在110多年后的2014年6月2日,又一架飞机的成功试飞吸引了人们的目光,虽不如当年莱特兄弟一般全世界热烈关注,但对于未来飞机的发展,这次试飞绝对意义非凡,它肩负的不仅是传统载人飞机的使命,更承载着人们对未来新能源动力的期许。它就是目前全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”。 展开更多
关键词 太阳能飞机 能源动力 莱特兄弟 环球飞行 贝特朗 水平尾翼 生活轨迹 地面控制站 皮卡尔 国际机场
原文传递
利于减少配平损失的太阳能飞机构型设计 被引量：5
14
作者 阙建锋 王维军 吴宇 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1479-1485,共7页
针对具有静稳定性的太阳能飞机一般采用尾翼配平造成气动配平损失的问题,提出了一种"T"构型太阳能飞机。概述该太阳能飞机的总体构型,分析该构型飞机巡航状态下降低重心的自配平原理,建立能量平衡和质量分析模型,给出适合于... 针对具有静稳定性的太阳能飞机一般采用尾翼配平造成气动配平损失的问题,提出了一种"T"构型太阳能飞机。概述该太阳能飞机的总体构型,分析该构型飞机巡航状态下降低重心的自配平原理,建立能量平衡和质量分析模型,给出适合于该构型太阳能飞机的概念设计方法,并优化构型设计参数。结果表明,"T"构型太阳能飞机不仅具有静稳定性,还降低了配平损失。在巡航状态下,"T"构型太阳能飞机单位面积平飞需用功率比常规构型太阳能飞机减少了6.2%,具有明显的应用效果。 展开更多
关键词 太阳能飞机 气动配平损失 概念设计 构型设计参数 平飞需用功率
原文传递
特种太阳能飞机总体参数设计方法研究 被引量：9
15
作者 张芳 徐含乐 任武 《科学技术与工程》 北大核心 2012年第24期6245-6251,共7页
由于高空长航时太阳能飞机具有巡航时间较长、飞行高度较高、不受能源限制等优点,适合作为侦察、预警或武器的空中平台。首先阐述了太阳能飞机飞行原理及能量平衡关系。结合任务载荷建模。提出一种特种太阳能飞机初步方案的设计方法。... 由于高空长航时太阳能飞机具有巡航时间较长、飞行高度较高、不受能源限制等优点,适合作为侦察、预警或武器的空中平台。首先阐述了太阳能飞机飞行原理及能量平衡关系。结合任务载荷建模。提出一种特种太阳能飞机初步方案的设计方法。最后以太阳能侦察机这种特种太阳能飞机为例,合理选择雷达天线,设计出太阳能飞机各外形参数。分析了其气动及电磁性能。验证了设计方法的可行性。为特种太阳能飞机的设计提供依据。 展开更多
关键词 太阳能飞机 总体参数 任务载荷
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15米翼展太阳能飞机机翼颤振分析和刚度设计 被引量：4
16
作者 毛一青 杨飞 谷迎松 《航空工程进展》 CSCD 2019年第4期536-541,共6页
太阳能飞机小刚度和大变形的特点导致其普遍存在颤振问题,因此有必要合理建立太阳能飞机的动力学模型并进行颤振分析。以国内某15米翼展太阳能飞机为研究对象,建立初始的动力学模型,然后根据目标颤振速度调节模型刚度,得到了与目标颤振... 太阳能飞机小刚度和大变形的特点导致其普遍存在颤振问题,因此有必要合理建立太阳能飞机的动力学模型并进行颤振分析。以国内某15米翼展太阳能飞机为研究对象,建立初始的动力学模型,然后根据目标颤振速度调节模型刚度,得到了与目标颤振速度匹配的机翼主梁刚度,从而实现太阳能飞机的动力学反向建模,并在此基础上进行颤振分析,形成完整的太阳能飞机颤振分析设计方法。结果表明:该机翼扭转刚度增大70%,其颤振速度可提高29%。本文方法可用于指导15米太阳能飞机的防颤振设计。 展开更多
关键词 太阳能飞机 颤振 模型 机翼 刚度
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飞行参数对太阳能飞机中光伏组件性能影响的研究 被引量：2
17
作者 金鑫 肖文波 +4 位作者 吴华明 郭壮 李军华 叶国敏 夏情感 《航空科学技术》 2019年第10期70-76,共7页
太阳能飞机的动力来自光伏组件的发电,飞机飞行参数(飞行高度、飞行速度等)会影响光伏组件的性能。因此,本文从飞行参数出发,分析并总结出其影响单晶硅光伏组件性能的规律。结论为:当飞行高度在0~12km范围内,光伏组件的性能随着高度的... 太阳能飞机的动力来自光伏组件的发电,飞机飞行参数(飞行高度、飞行速度等)会影响光伏组件的性能。因此,本文从飞行参数出发,分析并总结出其影响单晶硅光伏组件性能的规律。结论为:当飞行高度在0~12km范围内,光伏组件的性能随着高度的增加而增加,但有饱和的趋势;当超过22km时,组件性能下降。飞行速度的增加有提升光伏组件性能的趋势,原因在于组件表面温度会随着速度的增加而下降。一天之中,光伏组件性能基本以太阳12点为轴近似对称,中午最强,上午略高于下午;一年中组件性能夏季最强,冬季最弱。当飞行区域处于低纬度时,一年之中光伏组件性能变化较小,总输出功率相对较大;而在高纬度区域,组件性能波动较大,总输出功率相对较小。本文为长时间驻空飞行的太阳能飞机的研制提供一定的帮助。 展开更多
关键词 太阳能飞机 光伏组件 飞行参数 光伏电池性能 文献综述
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太阳能飞机的设计与制作 被引量：1
18
作者 陈浪 贾建峰 +3 位作者 袁吉安 孟佳男 刘雷 杨伟新 《甘肃科技》 2014年第9期14-16,共3页
目前全球化能源危机,节能环保成为当今主旋律,如何更好地利用清洁能源就成为当务之急。提出了一种新的太阳能飞机,它是以太阳能电池转换太阳辐射能为能量来源,采用轻木等传统材料和新型复合材料制作。太阳能飞机不同于以往的以化学燃料... 目前全球化能源危机,节能环保成为当今主旋律,如何更好地利用清洁能源就成为当务之急。提出了一种新的太阳能飞机,它是以太阳能电池转换太阳辐射能为能量来源,采用轻木等传统材料和新型复合材料制作。太阳能飞机不同于以往的以化学燃料为能量来源的飞机,在结构设计上也有很大的不同。该研究对新能源的开发利用具有很高的价值。 展开更多
关键词 太阳能飞机 太阳能电池 能量转换
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太阳能飞机一体化结构热设计技术探讨 被引量：1
19
作者 郑君 平丽浩 +1 位作者 钟剑锋 战栋栋 《电子机械工程》 2014年第2期5-8,共4页
因在情报探测领域的独特优势,技术先进国家现已开展了太阳能飞机的研究。因为平台的特殊性,太阳能飞机探测系统在研制中面临着一系列技术变革和技术壁垒的突破,一体化结构热设计技术就是其中一项极为关键的技术变革。文中从太阳能飞机... 因在情报探测领域的独特优势,技术先进国家现已开展了太阳能飞机的研究。因为平台的特殊性,太阳能飞机探测系统在研制中面临着一系列技术变革和技术壁垒的突破,一体化结构热设计技术就是其中一项极为关键的技术变革。文中从太阳能飞机结构功能一体化设计出发,针对太阳能飞机的热控设计技术要求,提炼形成太阳能飞机探测系统一体化热设计技术概念,对一体化热设计中所涉及到的3个层次,即一体化热设计布局、一体化热设计的关键技术、一体化热设计的发展趋势及面临的问题,进行简要的阐述,就一体化热设计技术的研究方向和发展应用方向提出了建议。 展开更多
关键词 太阳能飞机 探测系统 一体化热设计
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基于MATLAB的太阳能飞机飞行环境分析及优化 被引量：1
20
作者 张利国 张健 许萌 《河南科技》 2018年第14期150-152,共3页
太阳能飞机因具有节能环保、续航时间长、可以低空飞行和无噪声等优势,被世界各个科研机构和高校进行重点研究。其中,能源利用率是研究的重要内容。基于此,本文在首先介绍MATLAB软件,然后利用太阳能飞机能源装置模拟平台分析了纬度、海... 太阳能飞机因具有节能环保、续航时间长、可以低空飞行和无噪声等优势,被世界各个科研机构和高校进行重点研究。其中,能源利用率是研究的重要内容。基于此,本文在首先介绍MATLAB软件,然后利用太阳能飞机能源装置模拟平台分析了纬度、海拔高度对太阳能飞机续航时间的影响,最后总结出三种延长太阳能飞行时间的方法。 展开更多
关键词 MATLAB 太阳能飞机 高空环境 纬度 海拔
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