基于能量平衡的太阳能飞机可持续高度分析

【摘要】：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。 【作者单位】： 西北工业大学无人机特种技术国防科技重点实验室;
【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
【基金】：863项目(2011AA7052002)资助
【分类号】：V221
【正文快照】： 2001年8月,太阳能飞机Helios[1]创造了29.52 km的固定翼飞机最大飞行高度的记录,证明了太阳能飞机的飞行高度能力,同时也证实了电动力/螺旋桨推进系统至少可以在30 km高度上,较高效率地正常工作。对比之下,由于内燃式发动机在20 km以上的稀薄空气中不易组织燃烧,常规动力型式

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