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太阳能混合动力飞行器的设计与制作

太阳能混合动力飞行器的设计与制作

作者:郭超 吕鸿雁 王硕

来源:《科学与财富》2015年第13期

摘 要:本文设计了一种以电能为主、太阳能为辅助动力的飞行器,通过理论计算与实验分析,选择了合适的太阳能电池板,并尝试增加太阳能动力部分的比例,以提高飞行器的续航时间。太阳能飞机设计与制作过程中,飞行器的重心控制、太阳能电池板的选择以及电池板的设计布局是设计的关键环节。试飞结果显示,覆盖太阳能电池板之后,能够使飞行时间有一定程度的延长。

关键词:太阳能;飞行器设计;试飞

0 引言

太阳能飞机作为一种新能源飞机,对环境无污染,使用灵活、成本低,有着广阔的应用前景。在民用上可用于大气研究、天气预报、环境及灾害监测、农作物遥测、交通管制、电信和电视服务、自然保护区监控等;在军事上可用于边境巡逻、侦察等。全球首架靠太阳能动力发电的载人飞机“阳光动力号”由瑞士探险家花费12年完成,已于 2015年3月成功首飞。以太阳能为能源的新能源飞机,将改变人们对传统飞机设计理念的认知,使飞机的发展进入飞行器一个新阶段。

1 太阳能飞行器的机体设计

1.1 设计目标及设计流程

本文拟设计一种以电能为主、太阳能为辅助动力的飞行器,通过理论计算与实验分析,选择合适的太阳能电池板,并尝试增加太阳能动力部分的比例,以提高飞行器的续航时间。该太阳能飞行器的设计目标为:起飞方式为滑跑起飞,飞行速度约为20—30公里每小时,巡航时间55分钟-70分钟。

进行初步的飞行器气动布局设计以及相关材料的选取,飞行器设计与制作程序框图为: 图1 飞行器设计与制作程序框图

1.2 设计方案

1.2.1 飞行器的气动布局

图2飞行器布局示意图

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