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太阳能/氢能无人机总体设计与能源管理策略研究 被引量:40
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作者 刘莉 杜孟尧 +3 位作者 张晓辉 张超 徐广通 王正平 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期144-162,共19页
针对小型低空长航时电动无人机需求,给出了太阳能/氢能混合能源动力系统集成方案和小型低空长航时无人机构型。针对典型任务剖面,综合考虑太阳能电池和氢燃料电池特性,提出了一种考虑全机重量能量耦合关系的总体设计方法和任务剖面驱动... 针对小型低空长航时电动无人机需求,给出了太阳能/氢能混合能源动力系统集成方案和小型低空长航时无人机构型。针对典型任务剖面,综合考虑太阳能电池和氢燃料电池特性,提出了一种考虑全机重量能量耦合关系的总体设计方法和任务剖面驱动的能源管理策略;建立了能源系统模型,给出了能源控制流程,开发了能源管理仿真平台。以1.5kg任务载荷为例,完成了无人机总体方案设计,仿真分析了各种能源特性对飞行结果的影响。结果表明:能源管理策略能够根据任务剖面的要求合理配置能源系统的功率,满足各阶段的功率需求;无人机在冬至日航时为21h、夏至日可实现跨昼夜飞行;在能源系统重量相同情况下,该混合能源无人机的航时分别是纯锂电池无人机和燃料电池无人机的5.5倍和1.2倍。 展开更多
关键词 太阳能 氢能 长航时 电动无人机 总体设计 能源管理
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轻小型太阳能/氢能无人机发展综述 被引量:27
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作者 刘莉 曹潇 +1 位作者 张晓辉 贺云涛 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期1-28,共28页
轻小型无人机(UAV)在军民领域都有着广泛的用途,电动无人机由于其振动低、无污染、无排放等优势,已经成为无人机领域的发展热点。为了提高轻小型电动无人机的航时,清洁、高能量密度的太阳能和氢能成为非常可行的技术途径之一。本文总结... 轻小型无人机(UAV)在军民领域都有着广泛的用途,电动无人机由于其振动低、无污染、无排放等优势,已经成为无人机领域的发展热点。为了提高轻小型电动无人机的航时,清洁、高能量密度的太阳能和氢能成为非常可行的技术途径之一。本文总结了轻小型太阳能、氢能无人机的发展历程;梳理了相关的关键技术,并对太阳能、氢能无人机的总体设计方法和能源动力系统的发展进行了较为深入的探讨;最后,展望了该类无人机的发展趋势,并对所面临的挑战进行了预测。 展开更多
关键词 电动无人机 太阳能无人机 燃料电池无人机 总体设计 混合动力 能源管理
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电动无人机动力系统优化设计及航时评估 被引量:24
3
作者 王刚 胡峪 +1 位作者 宋笔锋 谭唱 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1834-1840,共7页
为提高电动无人机续航性能,针对动力系统进行了优化设计,并提出了相应的航时评估方法.首先采用涡流理论优化设计了小型螺旋桨,再通过实验测试优化选取了与螺旋桨高效率匹配的电动机.同时,考虑到锂离子电池放电倍率及电压降低对放电时间... 为提高电动无人机续航性能,针对动力系统进行了优化设计,并提出了相应的航时评估方法.首先采用涡流理论优化设计了小型螺旋桨,再通过实验测试优化选取了与螺旋桨高效率匹配的电动机.同时,考虑到锂离子电池放电倍率及电压降低对放电时间的影响,建立了恒功率条件下电池放电时间计算模型.最后,根据优化得到的动力系统和电池计算模型,推导出有弯度机翼的电动无人机航时公式.某电动飞翼布局无人机飞行试验结果显示,优化得到的动力系统具有较高的效率,测试得到的无人机续航时间与评估得到的理论值误差为12%,在允许误差范围内吻合较好. 展开更多
关键词 电动无人机 动力系统 航时 锂离子电池 放电倍率 优化设计
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一种轻型电动无人机在输电线路巡视中的应用技术 被引量:20
4
作者 郭昕阳 李卫国 +4 位作者 郑建刚 朱英哲 周磊 李艳美 曹飞 《华北电力技术》 CAS 2013年第4期61-64,共4页
介绍了一种电动无人机开展输电线路航巡作业技术,阐述了该种类无人机系统的组成、实际应用情况及其技术优势,并对电动无人机电网巡视作业技术做了展望。
关键词 电动无人机 输电线路 巡视
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小型电动无人机续航性能提升方法研究 被引量:14
5
作者 刘伏虎 马晓平 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2010年第5期13-15,共3页
电动无人机是目前无人机领域的一个重要组成部分。从作战技术指标出发,着重讨论了电动无人机的续航时间,给出了续航时间与气动参数之间的关系。以遗传算法为工具,进行了无人机总体参数的多目标优化,获得了提高无人机续航性能的最佳总体... 电动无人机是目前无人机领域的一个重要组成部分。从作战技术指标出发,着重讨论了电动无人机的续航时间,给出了续航时间与气动参数之间的关系。以遗传算法为工具,进行了无人机总体参数的多目标优化,获得了提高无人机续航性能的最佳总体参数组合。以某型近程无人机为例进行了计算,实例结果表明,本方法是合理的。 展开更多
关键词 电动无人机 多目标优化 续航性能 遗传算法
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锂离子电池在电动无人机中的应用研究 被引量:11
6
作者 李开省 《航空科学技术》 2020年第5期1-9,共9页
电池是新能源电动飞机技术发展的关键部件。锂离子电池能量密度高、寿命长、经济性和安全性好,是电动技术发展方向,已经在电动汽车等电动交通运输领域得到了大量应用,在电动飞机技术发展中也有非常好的应用前景。本文介绍了锂离子电池... 电池是新能源电动飞机技术发展的关键部件。锂离子电池能量密度高、寿命长、经济性和安全性好,是电动技术发展方向,已经在电动汽车等电动交通运输领域得到了大量应用,在电动飞机技术发展中也有非常好的应用前景。本文介绍了锂离子电池的原理以及电芯能量密度和系统能量密度的概念,研究了锂离子电池应用情况,分析锂离子电池与电动无人机设计原理,提出动力电池系统设计方案,为电动飞机核心动力系统设计提供借鉴。 展开更多
关键词 电动无人机 锂离子电池 电池电芯 电池质量能量密度 电池体积能量密度 系统能量密度 能量消耗率
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电动无人机动力系统建模与实验 被引量:11
7
作者 陈军 杨树兴 莫雳 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1339-1344,共6页
基于叶素修正理论和三维机翼气动系数计算公式,提出了一种分析双叶定距螺旋桨的新方法.并根据外转子无刷电动机工作原理及其特性,建立起电动无人机动力系统性能特性计算的数学模型.使用该模型分析了17组不同螺旋桨和电动机的零空速实验... 基于叶素修正理论和三维机翼气动系数计算公式,提出了一种分析双叶定距螺旋桨的新方法.并根据外转子无刷电动机工作原理及其特性,建立起电动无人机动力系统性能特性计算的数学模型.使用该模型分析了17组不同螺旋桨和电动机的零空速实验数据,结果表明:该模型原理正确,精度较高,且具有良好的工程操作性,能够有效提高电动无人机动力参数设计的可信度和精度. 展开更多
关键词 电动无人机 叶素 桨尖效应 双叶定距螺旋桨 无刷电机
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电机-变距螺旋桨动力系统功率优化控制 被引量:10
8
作者 段登燕 裴家涛 +1 位作者 祖瑞 李建波 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期74-85,共12页
电动螺旋桨无人机应用越来越普及,但普遍续航时间较短,提高电动力系统效率、降低功率消耗是提高航时的主要措施。电机-变距螺旋桨动力系统(以下简称变距电动力系统)可同时改变转速、桨距两个量,存在桨距和转速的最佳组合,使系统功率最... 电动螺旋桨无人机应用越来越普及,但普遍续航时间较短,提高电动力系统效率、降低功率消耗是提高航时的主要措施。电机-变距螺旋桨动力系统(以下简称变距电动力系统)可同时改变转速、桨距两个量,存在桨距和转速的最佳组合,使系统功率最小。相比电机-定距螺旋桨动力系统,其在耗能方面具有特殊优势,但如何达到最小功率点,目前研究较少。针对上述问题,为提高计算效率,便于控制研究工作的开展,首先基于改进天牛须算法的BP神经网络训练得到变距电动力系统的神经网络代理模型。接着提出了一种变距电动力系统功率优化控制策略:在一定入流速度、拉力需求下,基于自适应扩展卡尔曼滤波-牛顿法实时优化桨距,并在一定桨距下利用模糊PID控制系统转速以达目标拉力,实现目标拉力需求下的最小功率控制。仿真验证结果表明,提出的功率优化控制策略鲁棒性更强、优化速度更快、收敛效果更好。 展开更多
关键词 电动无人机 电动力系统 最小功率控制 自适应扩展卡尔曼滤波 神经网络 改进天牛须算法 模糊PID
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无人机续航能力 被引量:2
9
作者 李学龙 《中国科学:信息科学》 CSCD 北大核心 2023年第7期1233-1261,共29页
无人机是多样化的民生应用及临地安防技术领域的重要成员,“无人机到底能飞多久?”这个疑问已经在行业内引起了广泛的思考.作为无人机的心脏,其动力系统与无人机的飞行性能有着重要的关系,已成为航空领域最重要的发展方向之一.根据无人... 无人机是多样化的民生应用及临地安防技术领域的重要成员,“无人机到底能飞多久?”这个疑问已经在行业内引起了广泛的思考.作为无人机的心脏,其动力系统与无人机的飞行性能有着重要的关系,已成为航空领域最重要的发展方向之一.根据无人机动力系统的分类,本文分析了油动无人机、电动无人机、光动无人机的研究现状以及需要解决的技术问题,并特别关注了如何通过信号处理的方式达到智能飞行器长航时的目标,为无人机的续航能力及其动力的发展提供参考. 展开更多
关键词 无人机 智能飞行器 续航能力 油动无人机 电动无人机 光动无人机
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小型电动无人机航程航时估算模型 被引量:6
10
作者 张茂权 陈海昕 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期98-106,共9页
小型电动无人机通常采用锂电池、无刷电机和螺旋桨组成能源动力系统,飞行过程中锂电池的实际工作电压发生变化,但飞机的总重量不变,其航程航时的估算方法与传统的燃油飞机有所不同。为了准确评估动力系统对飞机设计的影响,建立了以锂电... 小型电动无人机通常采用锂电池、无刷电机和螺旋桨组成能源动力系统,飞行过程中锂电池的实际工作电压发生变化,但飞机的总重量不变,其航程航时的估算方法与传统的燃油飞机有所不同。为了准确评估动力系统对飞机设计的影响,建立了以锂电池为动力的电动飞机推进系统模型,通过与实验数据比较,验证了各部分模型的准确性。利用该动力系统模型,对某款小型电动无人机进行了航程和航时估算,结果表明本文的建模方法准确有效,航程航时估算接近实验数据,可作为小型电动无人机设计的重要参考。 展开更多
关键词 电动无人机 推进系统 建模 锂电池 飞机设计
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MILITARY NEWS
11
《兵器知识》 2024年第9期12-13,共2页
英国X-P4变翼电动无人机进行首次演示飞行据欧洲安全与防务网站2024年7月19日报道,英国“监视”集团和美国“羽翼动力”公司联合完成了X-P4型变翼电动无人机的首次演示飞行。X-P4最初是按美国海军要求设计的,最大载荷6.8千克,巡航速度12... 英国X-P4变翼电动无人机进行首次演示飞行据欧洲安全与防务网站2024年7月19日报道,英国“监视”集团和美国“羽翼动力”公司联合完成了X-P4型变翼电动无人机的首次演示飞行。X-P4最初是按美国海军要求设计的,最大载荷6.8千克,巡航速度120千米/小时,续航时间1小时,起飞重量41千克时最大航程为111千米。该无人机目前的翼展为4米,未来量产型的尺寸可能更大。原型机已生产十余架,有3架被美国海军投入“蓝水海上补给无人平台系统”项目(BWUAS)的评估工作,该项目旨在解决自动化远程海上补给任务。 展开更多
关键词 最大航程 起飞重量 续航时间 电动无人机 海上补给 巡航速度 演示飞行 无人平台
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利用螺旋桨动力配平的飞翼布局无人机 被引量:5
12
作者 王刚 胡峪 宋笔锋 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期181-187,共7页
静稳定的固定翼飞机纵向稳定性与飞行性能对飞机布局的要求往往相矛盾,这个矛盾对飞翼布局飞机的影响尤其显著,这导致飞翼布局的飞行性能一定程度上被降低。针对这个问题,提出了采用螺旋桨动力参与纵向配平的飞翼布局无人机。提出的飞... 静稳定的固定翼飞机纵向稳定性与飞行性能对飞机布局的要求往往相矛盾,这个矛盾对飞翼布局飞机的影响尤其显著,这导致飞翼布局的飞行性能一定程度上被降低。针对这个问题,提出了采用螺旋桨动力参与纵向配平的飞翼布局无人机。提出的飞翼布局无人机使用正弯度翼型改善升阻特性,利用外洗和螺旋桨动力实现无人机纵向配平。利用CMARC面元法和粘性阻力修正进行气动力计算和稳定性分析,在失速范围内,其计算结果与风洞实验结果吻合较好。研究了动力系统螺旋桨和电机的匹配,同时考虑到不同任务段功率需求不同,建立了动力系统效率计算模型并融入到总体设计中。基于遗传算法对有无动力配平的飞翼布局无人机总体参数进行了优化,优化结果表明:采用螺旋桨动力配平可以部分地替代升降副翼进行纵向配平,一方面提升了无人机最大可用升力系数,增大了无人机翼载荷,在保持翼展固定的条件下增大了无人机展弦比,另一方面减小采用正弯度翼型飞翼布局无人机的后掠角和外洗,改善无人机展向升力分布,二者共同作用下提高无人机升阻比,提升了无人机的航时。最后探讨了总体参数对螺旋桨动力配平布局无人机性能的影响,为此类无人机设计提供了一定的指导意义。 展开更多
关键词 动力配平 飞翼布局 电动无人机 总体参数设计 遗传算法
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炮射电动无人机总体概念设计方法研究 被引量:5
13
作者 陈军 杨树兴 +1 位作者 张国庆 莫雳 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期767-770,共4页
结合弹载体约束条件,建立了炮射电动无人机的概念设计方法.推导了考虑电池质量约束条件下满足巡航时间下的最大载荷量和满足载荷要求下的最大巡航时间两种设计目标.以直径为155 mm的弹载体为例,提出了4种弹载折叠无人机布局方法并进行... 结合弹载体约束条件,建立了炮射电动无人机的概念设计方法.推导了考虑电池质量约束条件下满足巡航时间下的最大载荷量和满足载荷要求下的最大巡航时间两种设计目标.以直径为155 mm的弹载体为例,提出了4种弹载折叠无人机布局方法并进行了概念设计.比较了4种布局的优缺点,得出该口径的弹载体下的最大理论载荷量和最大理论巡航时间. 展开更多
关键词 电动无人机 总体参数设计 载荷 巡航时间 串翼
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电动手掷无人机起飞重量的估算方法研究
14
作者 熊宇鹏 陈志强 +1 位作者 任高峰 张昕喆 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期284-293,共10页
电动无人机在飞行过程中重量基本不发生变化,采用燃油机任务剖面法难以对电动无人机起飞重量建立准确的估算模型。针对小型电动无人机起飞重量的估算需求,在整合相关研究成果的基础上,将现有与电机最大功率有关的电机、螺旋桨、电调质... 电动无人机在飞行过程中重量基本不发生变化,采用燃油机任务剖面法难以对电动无人机起飞重量建立准确的估算模型。针对小型电动无人机起飞重量的估算需求,在整合相关研究成果的基础上,将现有与电机最大功率有关的电机、螺旋桨、电调质量估算经验公式均转化为只与飞机功重比、起飞总重有关的估算表达式。通过能量守恒构建了与飞机功重比、飞行时长有关的电池质量系数估算模型。利用最佳翼载荷等选取方法确定翼载荷和功重比。最终推导了一种基于不同飞行阶段的功重比、飞行时长的快速估算电动手掷无人机起飞重量的迭代方法。以某电动手掷无人机设计参数作为算例进行估算并与现有同量级电动无人机参数比较,验证了所提估算方法的有效性。 展开更多
关键词 电动无人机 起飞重量 估算 翼载荷 功重比
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电动无人机低频电磁干扰特性试验与分析
15
作者 葛佳昊 刘莉 +4 位作者 曹潇 杨盾 范铮铮 白文灿 罗野 《战术导弹技术》 北大核心 2023年第5期19-31,163,共14页
电动无人机的低频电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)对通信和导航安全构成威胁,对电动无人机低频EMI进行试验建模是必要的。以一架包含了多种飞行模式的倾转三旋翼无人机作为试验平台,对产生EMI的设备溯源并分类为恒定功率设... 电动无人机的低频电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)对通信和导航安全构成威胁,对电动无人机低频EMI进行试验建模是必要的。以一架包含了多种飞行模式的倾转三旋翼无人机作为试验平台,对产生EMI的设备溯源并分类为恒定功率设备和变功率设备。根据地面试验有限高精度数据,重构各机载电子设备和全机的中低精度EMI分布模型。飞行试验以磁罗盘为磁敏感测点,对EMI进行机理与试验混合建模,并分析EMI波动原因。从总体设计角度给出电动无人机降磁的设计和应用建议。结果表明,电机永磁体和总线电流的电磁感应是全机EMI产生的原因,且EMI与无人机轨迹耦合。研究方法和结果为不同类型电动无人机低频EMI溯源和特性分析提供了试验依据,可用于改善电动无人机电磁环境。 展开更多
关键词 电动无人机 电磁干扰 飞行试验 混合建模 降磁方法
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小型无副翼电动无人机横航向特性研究 被引量:3
16
作者 成鑫 王和平 张怡哲 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2009年第4期74-77,共4页
通过理论计算,定量地研究了小型无副翼电动无人机的横航向操稳特性,对不同机翼上反角和垂尾面积进行了横航向模态特性计算与分析。通过模型飞行试验,对计算结果进行了验证,对横向和航向静稳定性进行了匹配,使飞机可以在无副翼的情况下... 通过理论计算,定量地研究了小型无副翼电动无人机的横航向操稳特性,对不同机翼上反角和垂尾面积进行了横航向模态特性计算与分析。通过模型飞行试验,对计算结果进行了验证,对横向和航向静稳定性进行了匹配,使飞机可以在无副翼的情况下通过方向舵较容易地进行横航向的控制,并具有良好的横航向操稳特性。 展开更多
关键词 电动无人机 上反角 垂尾 横航向
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2 kg以内起飞质量的无人机超长续航策略 被引量:3
17
作者 贺明飞 李卫国 +2 位作者 陈晨 崔云凯 刘冠廷 《兵工自动化》 2018年第3期77-81,共5页
根据2016中国机器人大赛空中机器人组无人机续航挑战赛项目规则,提出一种新型电动无人机超长续航策略。依据"大马拉小车"的原理,设计更高效能的螺旋桨驱动系统、更高能量密度的电池组以及降低结构质量所占比例的方案,选取更... 根据2016中国机器人大赛空中机器人组无人机续航挑战赛项目规则,提出一种新型电动无人机超长续航策略。依据"大马拉小车"的原理,设计更高效能的螺旋桨驱动系统、更高能量密度的电池组以及降低结构质量所占比例的方案,选取更为优化的材料与结构和制造工艺,采用SolidWorks 3维建模软件进行仿真,并通过多次实验验证。实验结果表明:该策略能大幅提升无人机续航时间,有效解决目前电动无人机续航时间短的难题,为电动无人机的设计制造及在更广范围内的应用提供参考。 展开更多
关键词 2016中国机器人大赛 电动无人机 超长续航 螺旋桨驱动系统 高能量密度电池
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小型电动无人机手抛过程动力学仿真研究 被引量:2
18
作者 张琳 龚喜盈 周明 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2015年第10期152-155,160,共5页
小型电动无人机手抛阶段,初始状态限制边界条件的确定对于实现无人机的安全发射至关重要。以某小型电动无人机为研究对象,在Matlab/simulink中建立电动无人机仿真平台,其中包含无人机六自由度非线性力学模型、飞行控制系统模型、发动机... 小型电动无人机手抛阶段,初始状态限制边界条件的确定对于实现无人机的安全发射至关重要。以某小型电动无人机为研究对象,在Matlab/simulink中建立电动无人机仿真平台,其中包含无人机六自由度非线性力学模型、飞行控制系统模型、发动机模型、重力模型、标准大气模型、操纵指令模型、舵机模型、手抛初始状态模型、侧风模型等。通过仿真各种手抛初始状态来分析研究电动无人机手抛阶段安全发射的初始条件。仿真结果表明:限制边界条件的确定为无人机手抛发射提供重要参考依据,在边界条件内即可实现无人机安全发射。 展开更多
关键词 电动无人机 手抛仿真 安全发射
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基于卡尔曼滤波的无人机动力电池容量估算方法 被引量:2
19
作者 田全 左鹏飞 《电脑知识与技术》 2018年第2期218-219,共2页
电动无人机由于噪音小、携带方便、受海拔影响较小等优点,广泛应用于单兵作业、高海拔作业环境中。但电动无人机动力电池对温度影响较为敏感,并且当温度低于0℃时,放电能力急速下降,因此在低温环境作业过程中准确估算电池SOC(state of ... 电动无人机由于噪音小、携带方便、受海拔影响较小等优点,广泛应用于单兵作业、高海拔作业环境中。但电动无人机动力电池对温度影响较为敏感,并且当温度低于0℃时,放电能力急速下降,因此在低温环境作业过程中准确估算电池SOC(state of charge)是保障安全飞行的关键。该文提出基于卡尔曼滤波算法的电池SOC估算方法,并结合电池充放电倍率、温度和充放电循环次数等因素对SOC估算的影响,调整卡尔曼滤波算法关键参数。研究结果表明,本方法能有效降低传统方法产生的模型误差以及累积误差,提高了SOC估算的模型准确性与估算精度。 展开更多
关键词 电动无人机 SOC 扩展卡尔曼滤波
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一种电动无人机的激光射束驱动系统 被引量:2
20
作者 石德乐 马宗峰 +1 位作者 贺瑞 王桢 《航天器工程》 北大核心 2015年第1期38-43,共6页
介绍和分析了国内外无人机无线能量传输系统,在此基础上提出一种用于中小型电动无人机的由地面能量发射机和机载能量接收机组成的激光射束驱动系统,并规划相应的工作模式,以实现电动无人机飞行工作状态下的无线充电。此系统将极大地提... 介绍和分析了国内外无人机无线能量传输系统,在此基础上提出一种用于中小型电动无人机的由地面能量发射机和机载能量接收机组成的激光射束驱动系统,并规划相应的工作模式,以实现电动无人机飞行工作状态下的无线充电。此系统将极大地提高电动无人机的续航能力。 展开更多
关键词 射束驱动 电动无人机 续航能力 无线能量传输
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