太阳能飞机调研报

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1、太阳能飞机调研报告背景，太阳能飞机作为一个新兴产品，逐渐出现在人们的视野当中。在通用航空和民航产业飞速发展的时代，在涡轮发动机和高性能内燃机广泛运用的同时，太阳能飞机以其环保无污染的理念，代表着未来飞行器的一个重耍发展方向，并推动着大量与其相关的技术迅猛发展。随着太阳能电池效率，二次电源能量密度的提高，以及微电子技术，新材料技术等的发展，太阳能飞机终于驶上了飞速发展的快车道。太阳能飞机以太阳能为能源，对环境无污染，使用灵活，成木低，有着广阔的应用前景。在民用方面可用于大气研宄，环境灾害监测，天气预报，交通管制，通信服务，保护区监测等方而，军事上可以用于巡逻，侦察，对抗，中继

2、通信制导等方而。太阳能飞机拥有诸多的技术优势，许多国家都在进行有关的技术研究。当前，低速小型民用飞机多以螺旋桨活塞式发动机作为主要动力方式，这种发动机毕竞造价低，技术门槛不高，不需要过多的前期投入，从而得到广泛的应用。然而，太阳能飞机由于需耍使用太阳能电池板和螺旋桨提供动力即使机翼面积很大的情况下，能够得到的升力依然有限。这使得太阳能飞机很难走向大型化。现况太阳能飞机的研制工作总体来说还处于试验飞行阶段，现在以气动布局，能源系统，动力系统三个角度简单分析一下当前太阳能飞机的技术性能气动布局太阳能飞机大多采用比较传统的上单翼布局，平直机翼，无后掠角，翼展达到七十多米。太阳能飞

3、机为了提高气动效率，大多采用大展弦比机翼，尤其像阳光动力二号这样进行环球航行的飞机，展弦比都在30左右。太阳能飞机一般安装多台直流电动机驱动的螺旋桨，使用上单翼布局可以使发动机的安装位置较高，桨叶不至于在起降时刮碰地面而造成损坏。机使用的发动机总功率并不是很大，因此飞机不得不做的尽量轻薄，看起来很大的飞机其实只有两三吨，仅仅相当于辆家用小汽车。能源系统飞机上载有着众多的锂电池，飞机在白天储存足够多的能量并将之转换出来，为锂电池所用。而这些锂电池多为超轻薄款，每一块相当于一根头发丝。尽管电池有相当多的能量，但为丫减轻电池的发电负担，夜间飞行时，飞行员会将时速控制在50~70公

4、里。目前多数太阳能飞机采用的转化率为15%〜20%的单晶硅太阳电池，储能器多为能量密度15Wh/kg左右的锂电池，部分太阳能飞机采用了爬高方式储能或能量密度450〜650Wh/kg的可再生燃料电池储能。为降低全机重量，能源系统多集成于机体结构屮。由于太阳能电池价格昂贵，易碎，不能与机体曲面很好贴合，导致太阳能飞机初期投入经费过多，启动效率低太阳能电池的转换效率也限制了太阳能飞机的性能储能系统的能量密度和效率太低导致储能系统的重量在全机重量中占有很大比重，以solong飞机为例，锂电池的重量占到了全机重量的44%。动力系统太阳能飞机以直流无刷电动机驱动螺旋桨提供动力，这种推动

5、方式广泛应用于低速飞机。太阳能飞机多采用分布式推进系统，并以直驱方式为主，只在小型太阳能飞机上采用减速驱动方式以提高螺旋桨效率。永磁直流无刷电机效率高，可动部件少，在太阳能飞机上得到了广泛的应用。长航时太阳能飞机多采用定矩螺旋桨，以减少可动部件。无刷电机的缺点是控制复杂，造价昂贵，在不同的飞行状态下，定矩螺旋桨和电机的匹配闲难，降低了系统的效率。国外太阳能飞机研制现状1.墨卡托(Mecrator)太阳能飞机“墨卡托”是英国QinetiQ公司为比利时Flelllish技术研究所设计的高空长航时无人机。该机计划采用正常布局，研制工作正在进行。“墨卡托”的设计任务涵盖了自然灾害跟

6、踪预报、通信中继、目标定位、环境科学监测、农作物遥测等。墨卡托的能源系统由高效率的柔性太阳电池和锂电池组成，并集成于机体结构中，以降低全机重量。按计划“墨卡托”飞机将在2006年的夏季进行首飞。远期目标是在18km的高空作数月的飞行。“墨卡托”翼展16m，全机重27kg,有效载荷2kg。QirwtiQ公司同时为英国国防部进行着另一个太阳能无人机“微风”3(Zephyr3)的研制，“微风”3翼展12m，重12kg，最大飞行高度40km。英国国防部2005年2月曾在澳大利亚南部woomera机场为“微风”3的测拭作准备。1.“太阳神”(Helios)太阳能飞机太阳神是美国航境(

7、Aerovironment)公司在美国家航空航天局(NASA)的环境研究飞机和传感技术(ERAST)项目资助下设计制造的第四代飞翼布局太阳能无人机。前三种型号为“探路者”(Pamfinder),“探路者”改进型(PatllfinderPlus)、“百人队长”(centurion)。“太阳神”根据配置不同分为高空型和长航时型，分别用于高空飞行和长航时飞行的技术验证。高空型“太阳神”HP01于2001年8月13日创造了29.5km的飞行高度记录，留空时间18小时零1分。高空型太阳神llPol的能源系统由高效的双面单晶硅