高空长航时太阳能无人机总体设计要点分析 被引量：31

1

作者 张健 张德虎 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期1-7,共7页

高空长航时(HALE)太阳能无人机(UAV)的基本工作原理与常规动力飞机相比有显著的区别,体现在飞机总体设计方法上有其独到之处,方案设计中还需要对一些关键技术细节进行认真权衡。阐述了高空长航时太阳能无人机总体设计中遵循的重量不变... 高空长航时(HALE)太阳能无人机(UAV)的基本工作原理与常规动力飞机相比有显著的区别,体现在飞机总体设计方法上有其独到之处,方案设计中还需要对一些关键技术细节进行认真权衡。阐述了高空长航时太阳能无人机总体设计中遵循的重量不变和能量平衡原则的机理,同时从太阳能无人机巡航平飞功率需求、布局形式选取、飞行剖面优化和临近空间使用环境影响等方面出发,研究了太阳能无人机总体设计中的若干注意事项,主要结论可用于高空长航时太阳能无人机总体设计和方案优化。 展开更多

关键词 太阳能飞机 临近空间飞行器 长航时无人机 飞机总体设计 总体参数优化

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高空太阳能无人机三维航迹优化 被引量：12

2

作者 王少奇 马东立 +1 位作者 杨穆清 张良 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期936-943,共8页

为提升高空太阳能无人机的飞行性能和载荷能力,综合考虑无人机运动状态和能量获取、存储、消耗之间的耦合关系,建立了三维航迹优化模型。采用高斯伪谱法在离散点上近似状态变量和控制变量,且在一系列配点上满足动力学方程的约束,将最优... 为提升高空太阳能无人机的飞行性能和载荷能力,综合考虑无人机运动状态和能量获取、存储、消耗之间的耦合关系,建立了三维航迹优化模型。采用高斯伪谱法在离散点上近似状态变量和控制变量,且在一系列配点上满足动力学方程的约束,将最优控制问题转化为非线性规划问题。针对典型的点到点飞行任务开展了航迹优化,并与常规定高定速航迹进行了对比。结果表明:通过调整飞行姿态,可以使高空太阳能无人机的净吸收能量提高9. 2%;综合调整飞行姿态和改变飞行高度两种措施可以获得更大的能量优势,使储能电池剩余电量提高18. 8%。 展开更多

关键词 太阳能无人机 航迹优化 太阳能电池 储能电池 高斯伪谱法

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仿生全翼式太阳能无人机气动数值模拟 被引量：9

3

作者 甘文彪 周洲 许晓平 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期3284-3294,共11页

以高空太阳能无人机(UAV)为背景,针对某仿生全翼式太阳能无人机开展了气动数值模拟研究。首先,应用基于改进层流动能模型的雷诺平均Navier-Stokes方程数值模拟方法,对典型低雷诺数机翼进行了数值验证;其次,回顾了某仿生全翼式太阳能无... 以高空太阳能无人机(UAV)为背景,针对某仿生全翼式太阳能无人机开展了气动数值模拟研究。首先,应用基于改进层流动能模型的雷诺平均Navier-Stokes方程数值模拟方法,对典型低雷诺数机翼进行了数值验证;其次,回顾了某仿生全翼式太阳能无人机的基本设计特征;接着,采用数值模拟方法对该无人机进行了基本气动性能的计算分析;最后,对无人机的横航向性能和方向舵舵效进行了检验性的数值模拟。研究表明:该无人机各部件相互之间流动干扰较小,具有层流分离、转捩和湍流再附等低雷诺数流动特征;其基本气动性能较高(巡航升阻比大于34,纵向静稳定度约为8%),具有静稳定的横航向性能和较好的方向舵舵效;其仿生全翼式构型是一种较有前景的太阳能无人机布局形式。 展开更多

关键词 仿生全翼式 太阳能无人机 数值模拟 低雷诺数 层流动能模型

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一种方向舵-螺旋桨联用的全翼式太阳能无人机横航向控制方法 被引量：8

4

作者 马振宇 祝小平 周洲 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期210-220,共11页

以全翼式太阳能无人机(UAV)为研究对象,针对无副翼状态下横航向控制问题,提出了采用方向舵偏转和螺旋桨差动进行横航向控制的方法。首先,分析了两个螺旋桨条件下该类无人机横航向的稳定性与操纵性;然后,基于线性自抗扰控制(LADRC)理论,... 以全翼式太阳能无人机(UAV)为研究对象,针对无副翼状态下横航向控制问题,提出了采用方向舵偏转和螺旋桨差动进行横航向控制的方法。首先,分析了两个螺旋桨条件下该类无人机横航向的稳定性与操纵性;然后,基于线性自抗扰控制(LADRC)理论,以方向舵偏和螺旋桨差动为控制输出,分别设计了滚转角控制器和偏航角控制器。最后,结合滚转角控制和偏航角控制的优缺点,在L1轨迹跟踪算法的基础上设计了方向舵和螺旋桨联用的直线轨迹跟踪器。仿真结果表明:所设计的控制器具有较好的控制性能、鲁棒性和抗风性。同时参数整定过程相对简单,并采用实际可测的物理量,为进一步工程应用提供参考。 展开更多

关键词 太阳能无人机 横航向 线性自抗扰控制(LADRC) 无副翼 螺旋桨差动

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太阳能无人机能量生产估计模型及应用 被引量：6

5

作者 王宏伦 黄宇 《战术导弹技术》 北大核心 2017年第1期9-16,33,共9页

针对太阳能无人机能量生产问题,研究并提出一种综合无人机运动学的能量生产估计模型。首先,对世界范围内近20年来所采用的太阳辐射模型进行简要分析,并对其特点进行总结;其次,通过分析太阳能无人机应用环境,结合太阳能辐射模型特点,并... 针对太阳能无人机能量生产问题,研究并提出一种综合无人机运动学的能量生产估计模型。首先,对世界范围内近20年来所采用的太阳辐射模型进行简要分析,并对其特点进行总结;其次,通过分析太阳能无人机应用环境,结合太阳能辐射模型特点,并基于精度可用、计算简便的工程应用原则,确定ASHRAE晴空模型作为能量生产的太阳辐射估计模型;最后,通过推导无人机姿态角和太阳角之间相互关系,求解出太阳光入射到翼面太阳能电池的入射角,从而借鉴斜面太阳能辐射强度计算方法,结合太阳能电池转化效率,最终得出与太阳能无人机姿态运动相关的太阳辐射能量生产估计模型。仿真实验表明该模型可用于估计太阳能无人机执行飞行任务时的能量特征且简单易用。 展开更多

关键词 太阳能 无人机 能量生产总量 晴空模型 入射角 能量生产模型

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面向某太阳能无人机机翼的梁结构设计制造与验证

6

作者 齐朝辉 朱胜利 +1 位作者 杨殿国 王晓阳 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第14期93-101,108,共10页

太阳能无人机机翼具有典型的低翼载荷、大柔度、大展弦比特征,翼梁作为机翼的主承力结构,其承载能力与重量要求十分严格。如何提高翼梁结构承载效率,达到承载能力与重量的综合平衡,并实现大尺寸复合材料翼梁的整体化设计与制造,是太阳... 太阳能无人机机翼具有典型的低翼载荷、大柔度、大展弦比特征,翼梁作为机翼的主承力结构,其承载能力与重量要求十分严格。如何提高翼梁结构承载效率,达到承载能力与重量的综合平衡,并实现大尺寸复合材料翼梁的整体化设计与制造,是太阳能无人机翼梁结构研究中的关键技术问题。本文首先针对太阳能无人机复合材料翼梁设计提出了一种快速选型及优化设计方法,该方法通过计算梁不同截面的承载能力来确定设计参数,同时考虑了铺层对称性、应变约束及稳定性约束,能够避免在方案阶段建立全机有限元模型并进行反复迭代计算,从而提高了翼梁结构的设计效率。其次,针对大尺寸复合材料圆管梁结构,提出了一种新型的专用成型方法,基于阴模成型实现了翼梁整体化制造并保证了制件成型质量,为类似的大型复合材料结构的制造工艺提供了参考。最后,开展了2 m量级圆管梁静力试验,典型截面的应变结果与设计结果误差不超过10%,验证了此快速优化设计方法的适用性。 展开更多

关键词 复合材料 翼梁 太阳能无人机 结构设计 有限元法 铺层

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基于EKF算法的太阳能无人机低成本飞控状态估计 被引量：5

7

作者 郭安 周洲 +1 位作者 祝小平 白帆 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期2415-2423,共9页

当大展弦比太阳能无人机(UAV)采用由低成本传感器组成的飞控平台时,受限于传感器误差精度、无人机长航时、广域度的任务要求,传统数据融合算法无法实现其姿态、空速和风场长时间的准确和可靠估计.从飞控搭载的传感器测量原理出发,对测... 当大展弦比太阳能无人机(UAV)采用由低成本传感器组成的飞控平台时,受限于传感器误差精度、无人机长航时、广域度的任务要求,传统数据融合算法无法实现其姿态、空速和风场长时间的准确和可靠估计.从飞控搭载的传感器测量原理出发,对测量过程的误差特性和温度影响进行建模,基于扩展卡尔曼滤波算法实现状态的可靠估计.首先,将压力传感器与惯导的数据进行融合以实现姿态估计;其次,结合无人机的布局特征将磁力计独立安装以实现航向估计;最后,融合GPS的数据进行导航估计.仿真结果表明,较传统的变增益估计算法(VGO),所提出算法的层次更分明,结果更可靠,而且可以与太阳能无人机的特征较好地结合. 展开更多

关键词 太阳能无人机 低成本飞控 多传感器融合 三级串联 状态估计 扩展卡尔曼滤波

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一种长航时太阳能无人机能量管理策略 被引量：1

8

作者 王浩 苏圣昊 《科技创新与应用》 2023年第3期12-16,共5页

长航时太阳能无人机具有飞行高度高、飞行时间长和无污染等优点。该文将针对高空长航时太阳能无人机,开展供配电系统及其能量管理策略研究,能量管理策略可以对不同电源输出功率的分配比例进行优化计算,同时根据需要对电气负载进行需求... 长航时太阳能无人机具有飞行高度高、飞行时间长和无污染等优点。该文将针对高空长航时太阳能无人机,开展供配电系统及其能量管理策略研究,能量管理策略可以对不同电源输出功率的分配比例进行优化计算,同时根据需要对电气负载进行需求侧管理,从而可以提高太阳能无人机系统的电能质量、安全性和稳定性,增加飞行航程和滞空时间。设计基于分层控制架构的能量管理策略,选择规则策略作为系统的顶层能量管理策略,最大功率点跟踪、主从控制作为底层功率控制策略,在太阳能无人机的飞行任务下,完成数字仿真。从而验证能量管理策略的可靠性。 展开更多

关键词 能量管理策略 太阳能无人机 分层控制 最大功率点跟踪 主从控制

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菱形翼布局太阳能无人机螺旋桨滑流影响研究 被引量：5

9

作者 赵炜 黄江流 +2 位作者 周洲 张顺家 毕鹏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1296-1306,共11页

为了探究螺旋桨滑流对低雷诺数菱形翼布局太阳能无人机气动特性的影响,采用动量源方法(MSM)与k-k_L-ω转捩模型求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程对不同转速状态下菱形翼布局太阳能无人机的气动特性进行了准确模拟。并通过对比机翼... 为了探究螺旋桨滑流对低雷诺数菱形翼布局太阳能无人机气动特性的影响,采用动量源方法(MSM)与k-k_L-ω转捩模型求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程对不同转速状态下菱形翼布局太阳能无人机的气动特性进行了准确模拟。并通过对比机翼表面流场结构与压力分布,分析了不同迎角下螺旋桨转速变化对菱形翼布局前后翼气动干扰的机理。研究表明:随着螺旋桨转速增大,小迎角下增升减阻效果明显,最大升阻比在3 000 r/min时提升了18.4%。在小迎角时,前翼气流受到抽吸作用,升力增加,后翼受螺旋桨旋转气流影响,前缘出现大范围吸力区,压差阻力减小。在大迎角时,前翼影响不变,后翼前缘下表面吸力区范围及强度均减弱,前缘负升力区消失,增升效果改善,压差阻力增加。由于在不同迎角时,升力增量的主要贡献部件不同,导致无人机纵向静稳定裕度随着转速的提升而增大。菱形翼布局太阳能无人机通过合理设置螺旋桨位置与转速,可有效利用螺旋桨滑流提升气动性能。 展开更多

关键词 菱形翼布局 太阳能无人机 螺旋桨滑流 低雷诺数 动量源方法(MSM)

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基于能量管理策略的太阳能无人机航迹跟踪控制 被引量：1

10

作者 郭林 刘飞 +4 位作者 李佳钰 何佩 李清东 王继维 郭阳明 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期409-418,共10页

协调高空长航时太阳能无人机的高空作业任务与长期能源利用效率之间的冲突,是无人机控制的核心问题之一。基于太阳能无人机的能量获取、储存与消耗存在紧密的耦合关系,提出了一种综合能量管理策略和航迹跟踪控制的方法。基于建立的太阳... 协调高空长航时太阳能无人机的高空作业任务与长期能源利用效率之间的冲突,是无人机控制的核心问题之一。基于太阳能无人机的能量获取、储存与消耗存在紧密的耦合关系,提出了一种综合能量管理策略和航迹跟踪控制的方法。基于建立的太阳能无人机三维质点运动模型、储能电池模型以及太阳能获取模型,根据太阳能无人机的气动参数以及太阳能无人机典型的平飞、爬升、下降等运动过程,设计了太阳能无人机能量管理策略,确定了太阳能无人机在不同飞行阶段能量获取、存储与消耗的分配机制及最优飞行参数;利用重力势能储存多余太阳能,进而进行基于高度调整的能量管理,实现对太阳能无人机在不同光照和能量状态下的纵向跟踪控制。同时,结合太阳能无人机横侧向运动的任务要求,通过对太阳能无人机的质点动力学方程进行解耦,建立了基于反馈线性化方法航迹跟踪控制方法,实现太阳能无人机在横侧向的航迹跟踪控制。24 h时间闭合仿真表明,该方法可满足储能电池的最低能量剩余要求以及航迹跟踪控制要求。 展开更多

关键词 太阳能无人机 能量管理策略 航迹跟踪 反馈线性化

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太阳能无人机中光伏发电最大功率点跟踪算法的研究 被引量：1

11

作者 郁纪 肖文波 +2 位作者 吴华明 张华明 王树鹏 《南昌航空大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第1期19-28,共10页

本文提出了变步长混沌萤火虫算法(VS-CLSFA)和免疫粒子群算法(IM-PSO),并对比了粒子群算法(PSO)、萤火虫算法(FA)及改进萤火虫算法(MFA)用于太阳能无人机光伏组件在局部阴影下最大功率点的跟踪结果。同时,研究上述算法在太阳能无人机飞... 本文提出了变步长混沌萤火虫算法(VS-CLSFA)和免疫粒子群算法(IM-PSO),并对比了粒子群算法(PSO)、萤火虫算法(FA)及改进萤火虫算法(MFA)用于太阳能无人机光伏组件在局部阴影下最大功率点的跟踪结果。同时,研究上述算法在太阳能无人机飞行高度、速度等因素影响下的跟踪效果。研究结果表明:VS-CLSFA和IM-PSO都克服了FA、MFA和PSO陷于局部最优或者过早收敛的缺点,并且快速、稳定地追踪到太阳能无人机光伏组件产生功率的最大功率点;对于输出特性愈复杂的光伏组件,上述5种算法都需要增加迭代次数并牺牲跟踪时间来提高跟踪精度和稳定性;与VS-CLSFA相比,IM-PSO的跟踪精度提高约0.229%,跟踪时间减少约0.108 s。 展开更多

关键词 太阳能无人机 光伏组件 最大功率点跟踪 组合算法 精度与速度

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一种临近空间太阳能无人机自主故障诊断及应急处理策略 被引量：4

12

作者 蒙文跃 杨延平 +2 位作者 温阳 户艳鹏 马晓平 《航天控制》 CSCD 北大核心 2020年第2期56-61,共6页

依据临近空间高空长航时太阳能无人机的特点,提出一种适用于此类无人机的自主故障诊断及应急处理策略。具体地,构建飞控系统故障诊断体系结构及逻辑规则,综合利用单机设备的状态回报、传感器输出等信息,设计逻辑规则判定单机状态或整机... 依据临近空间高空长航时太阳能无人机的特点,提出一种适用于此类无人机的自主故障诊断及应急处理策略。具体地,构建飞控系统故障诊断体系结构及逻辑规则,综合利用单机设备的状态回报、传感器输出等信息,设计逻辑规则判定单机状态或整机的飞行状态是否异常,并结合当前的飞控模式和飞行阶段确定应急等级和相应的处理策略。从设备复杂度和处理逻辑上讲,本策略较传统无人机的应急处理策略有较大差别,是一种新型的飞控系统自主故障诊断及应急处理策略,可为太阳能无人机飞控应急系统设计提供有效参考。 展开更多

关键词 太阳能无人机 飞控系统 自主故障诊断 应急策略

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反向传播神经网络及其改进算法用于光伏MPPT的研究

13

作者 郁纪 肖文波 +1 位作者 吴华明 周恒 《空军工程大学学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期80-87,共8页

研究了反向传播神经网络(BPNN)、粒子群优化反向传播神经网络(PSO-BPNN)、萤火虫优化反向传播神经网络(FA-BPNN),以及斐波那契优化反向传播神经网络(IM-FSM-BPNN)用于光伏组件在局部阴影下最大功率点的跟踪,以及上述算法在太阳能无人机... 研究了反向传播神经网络(BPNN)、粒子群优化反向传播神经网络(PSO-BPNN)、萤火虫优化反向传播神经网络(FA-BPNN),以及斐波那契优化反向传播神经网络(IM-FSM-BPNN)用于光伏组件在局部阴影下最大功率点的跟踪,以及上述算法在太阳能无人机中飞行光伏发电跟踪。结果首先表明,局部阴影下,IM-FSM-BPNN功率预测精度最低,跟踪时间最长,鲁棒性差,原因是控制参数多,依赖参数初始值。FA-BPNN功率预测精度最高且鲁棒性较好,原因是在训练过程中有效避免梯度消失的问题。其次,在样本数据量增加和太阳能无人机的应用中,发现FA-BPNN的预测效果好和IM-FSM-BPNN的局限性。最后,探讨了参数变化对预测结果的影响。IM-FSM-BPNN、PSO-BPNN和FA-BPNN较BPNN更适用于多样本数据预测,IM-FSM-BPNN相较于其他3种算法更适用于较小的学习率,4种算法的平均跟踪时间和功率平均预测精度随隐含层节点数震荡。 展开更多

关键词 太阳能无人机 光伏组件 最大功率点跟踪 神经网络 混合算法

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低雷诺数翼型多点气动优化设计方法研究 被引量：4

14

作者 李帝辰 杨龙 +1 位作者 魏闯 张铁军 《航空科学技术》 2020年第12期16-25,共10页

高空长航时太阳能无人机通常采用低雷诺数翼型,并且其跨昼夜飞行状态不同。基于代理优化方法,结合经过风洞试验验证的基于■转捩模型的RANS数值模拟方法,提出了基于不同飞行状态功耗分配权重的低雷诺数翼型多点气动优化设计方法。针对... 高空长航时太阳能无人机通常采用低雷诺数翼型,并且其跨昼夜飞行状态不同。基于代理优化方法,结合经过风洞试验验证的基于■转捩模型的RANS数值模拟方法,提出了基于不同飞行状态功耗分配权重的低雷诺数翼型多点气动优化设计方法。针对典型低雷诺数翼型E387,开展考虑"夜间巡航-上午爬升-白天巡航-傍晚下滑"4种设计状态下的多点气动外形优化设计,结果表明,优化后的低雷诺数翼型功率因子在4个设计点分别提升7.84%、7.95%、11.34%和6.98%,提高了其跨昼夜飞行周期下的气动性能。 展开更多

关键词 太阳能无人机 低雷诺数翼型 代理优化 转捩模型 多点优化

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多螺旋桨太阳能无人机俯仰控制方法研究 被引量：3

15

作者 孙诚骁 周平方 段登平 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2015年第2期53-56,共4页

在太阳能无人机飞行俯仰控制的研究中,为更好地满足太阳能无人机长航时的飞行要求,提出一种采用由多螺旋桨差动推力产生俯仰力矩从而达到俯仰控制效果的新型控制方法。太阳能无人机机翼的柔性结构特点造成飞行过程中螺旋桨产生纵向位移... 在太阳能无人机飞行俯仰控制的研究中,为更好地满足太阳能无人机长航时的飞行要求,提出一种采用由多螺旋桨差动推力产生俯仰力矩从而达到俯仰控制效果的新型控制方法。太阳能无人机机翼的柔性结构特点造成飞行过程中螺旋桨产生纵向位移,为多螺旋桨差动控制提供了基础。由于多螺旋桨是过操纵机构,引入加权伪逆方法对多螺旋桨输入冗余进行控制分配,并与传统的升降舵LQR控制方法进行对比分析。仿真结果表明,多螺旋桨差动推力俯仰控制方法能达到良好的控制效果,且比传统升降舵控制更符合太阳能无人机飞行特点和可靠性要求,为太阳能无人机实现无气动舵面飞行控制提供了理论依据。 展开更多

关键词 太阳能无人机 多螺旋桨 差动推力 柔性机翼 控制分配

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全翼布局太阳能无人机滑跑特性分析与控制 被引量：2

16

作者 马振宇 祝小平 周洲 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期7-12,共6页

以全翼布局太阳能无人机为研究对象,针对其滑跑过程中没有前轮转向伺服和方向舵等进行控制的问题,提出了采用螺旋桨动力差动进行滑跑控制的方法。首先,建立了起落架前轮自由转向和前轮固支2种布局形式的全翼布局太阳能无人机滑跑模型,... 以全翼布局太阳能无人机为研究对象,针对其滑跑过程中没有前轮转向伺服和方向舵等进行控制的问题,提出了采用螺旋桨动力差动进行滑跑控制的方法。首先,建立了起落架前轮自由转向和前轮固支2种布局形式的全翼布局太阳能无人机滑跑模型,并对其在不同速度下的滑跑特性进行分析。然后,基于线性自抗扰控制方法设计了以螺旋桨动力差动为控制输出的偏航角控制器。最后,通过改进向量场轨迹跟踪方法,设计了适合起降滑跑的直线轨迹跟踪器。仿真结果表明,所设计的控制器能够对全翼布局太阳能无人机的起降滑跑过程进行有效控制,并具有较好的鲁棒性。 展开更多

关键词 全翼布局 太阳能无人机 螺旋桨动力差动 滑跑控制 轨迹跟踪 线性自抗扰

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耦合滑流太阳能无人机阵风响应特性研究 被引量：2

17

作者 赵炜 黄江流 +2 位作者 张顺家 李晓龙 周洲 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2020年第3期11-17,共7页

针对太阳能无人机因追求极致的飞行效率,使得翼载荷越来越小、导致突风敏感的问题,采用多重参考坐标系法和网格速度法,对时变风场中耦合螺旋桨滑流影响的低雷诺数菱形翼布局太阳能无人机阵风响应特性进行了研究。首先,对多重参考坐标系... 针对太阳能无人机因追求极致的飞行效率,使得翼载荷越来越小、导致突风敏感的问题,采用多重参考坐标系法和网格速度法,对时变风场中耦合螺旋桨滑流影响的低雷诺数菱形翼布局太阳能无人机阵风响应特性进行了研究。首先,对多重参考坐标系法、网格速度法及低雷诺数数值模拟法进行了数值验证;接着,对菱形翼布局太阳能无人机时变风场中三个不同迎角下有无动力构型的阵风响应进行了数值模拟。研究表明:带动力构型升力系数阵风响应增量在各个迎角下均大于干净构型;随着阵风干扰幅值的增大,机翼的有效迎角逐步增大,带动力构型螺旋桨滑流影响逐步增强,桨后层流分离泡逐步消失;在滑流下洗区域,前缘负压力峰值逐步消失,上洗区域最大压力系数幅值相比干净构型大幅增加。 展开更多

关键词 太阳能无人机 低雷诺数 阵风响应 多重参考坐标系 网格速度法 螺旋桨滑流

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基于最长航时的太阳能无人机操纵策略研究 被引量：1

18

作者 王春阳 周洲 王睿 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期75-83,共9页

针对不同操纵方式下太阳能无人机的能量获取与消耗问题,建立一种结合太阳能无人机飞行姿态与太阳辐射的能量获取模型和能量消耗模型。首先运用晴空模型作为飞行环境中的太阳辐射估算模型;其次通过无人机姿态、太阳方位和地球之间的关系... 针对不同操纵方式下太阳能无人机的能量获取与消耗问题,建立一种结合太阳能无人机飞行姿态与太阳辐射的能量获取模型和能量消耗模型。首先运用晴空模型作为飞行环境中的太阳辐射估算模型;其次通过无人机姿态、太阳方位和地球之间的关系推导了太阳能无人机的能量获取模型,并利用实验室数据建立太阳能无人机不同状态的飞行能量消耗模型;最终通过仿真得出不同操纵方式下相同任务路径的飞行航时。仿真实验结果表明,该方案布局太阳能无人机在3000 m高空、50 m半径盘旋时,副翼操纵比差动操纵航时长7.19%,170 m半径盘旋时,2种操纵航时相当,600 m半径盘旋以及直线飞行时动力差动操纵比副翼操纵航时长约1.08%。 展开更多

关键词 太阳辐射 能量获取 能量消耗 动力差动 副翼操纵 飞行航时

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中低空太阳能无人机高效螺旋桨设计方法

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作者 邱辉壮 江善元 钟伯文 《航空工程进展》 CSCD 2022年第4期83-90,123,共9页

目前对于常规螺旋桨和高空螺旋桨的设计较多,而对中低空太阳能无人机螺旋桨的研究很少,因此提出一种针对中低空太阳能无人机的高效率螺旋桨设计方法。根据太阳能无人机的飞行跨度曲线,选取爬升和主要巡航高度为设计点,首先基于Betz最小... 目前对于常规螺旋桨和高空螺旋桨的设计较多,而对中低空太阳能无人机螺旋桨的研究很少,因此提出一种针对中低空太阳能无人机的高效率螺旋桨设计方法。根据太阳能无人机的飞行跨度曲线,选取爬升和主要巡航高度为设计点,首先基于Betz最小能量损失的设计准则和片条理论及其逆向推导,计算各设计点下的弦长与桨距角分布;然后根据飞行跨度曲线对各设计点的计算结果进行权值分配,得到最终的设计弦长与桨距角分布;最后基于CFD数值模拟方法,对设计的螺旋桨性能进行仿真计算。结果表明:与常规螺旋桨效率相比较,在允许功率范围下,本文设计的螺旋桨效率在整个任务周期的飞行包线内均有明显提升,满足设计要求;本文提出的高效螺旋桨设计方法具有较高的应用价值。 展开更多

关键词 太阳能无人机 螺旋桨设计 最小能量损失 片条理论 飞行跨度曲线 CFD数值模拟

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太阳能无人机航迹设计工程方法研究 被引量：1

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作者 李丁 吴涛 +3 位作者 孙晓旭 陈瑞钰 张花 许冬冬 《战术导弹技术》 北大核心 2021年第6期85-96,共12页

为在当前已有技术发展水平下挖掘太阳能无人机性能潜力,结合工程研制背景建立了基于航迹规划设计的太阳能采集分析系统,研究了圆形、四边形、8字形这三种典型航迹的太阳能采集情况及内在机理,量化揭示了在航迹设计中减小无人机滚转角幅... 为在当前已有技术发展水平下挖掘太阳能无人机性能潜力,结合工程研制背景建立了基于航迹规划设计的太阳能采集分析系统,研究了圆形、四边形、8字形这三种典型航迹的太阳能采集情况及内在机理,量化揭示了在航迹设计中减小无人机滚转角幅度可增大太阳能采集。同时,提出了一种8字形航迹参数化方法并在某大展弦比太阳能无人机高空飞行试验中进行了验证,取得了良好效果。此外,依据提出的8字形参数化方法和最大太阳能采集航向生成了相应的变航向8字形航迹,仿真结果显示,该方式进一步提升了太阳能采集量,为人在回路的太阳能无人机航迹设计提供了一种简捷有效的方法,具有一定的工程指导意义。 展开更多

关键词 太阳能无人机 8字形 航迹设计 能量采集 大展弦比 人在回路

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