太阳能飞机的现状和发展趋势

　万方数据

行速度４３～８０ｋｍ／ｌ】，最大爬升率２．５舶，操纵半径８ｋｍ。

３．墨卡托（Ｍｅｃｒａｔｏｒ）太阳能飞机

“墨卡托”是英国ＱｉｎｅｔｉＱ公司为比利时Ｆ１ｅＩＩｌｉｓｈ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２蚝。ＱｉｎｅｔｉＱ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的测试作准备。

图３“墨卡托”太阳能飞机概念图

图４ＨＥＵＰＵ汀太阳能飞机方案

４．ＨＥＬ｜ＰＬＡＴ太阳能飞机

ＨＥＬＩＰＬＡＴ是意大利都灵工

业大学设计的高空长航时太阳能

无人机。该项目由欧盟第５框架计

划资助，目的是对高空长航时无人

机通信平台的相关技术进行研究。

ＨＥＬＩＰＬＡＴ设计任务是在

１７～２０ｋｍ高空巡航飞行，远期目标

航时为九个月。该机采用双尾撑布

局，机体大量使用复合材料。该机

能源系统由高效单晶硅太阳电池

和燃料电池组成，推进系统配置８

台直流无刷电机，以提高系统可靠

性。研究人员已经制作了缩比的技

术验证机用于设计方案的评估。

ＨＥＬＩＰＬＡＴ翼展７３ｍ，机翼面积

１７６ｍ２，根梢比３，全机重８１６ｋ垂，有

效载荷１００蚝，巡航速度每小时

７ｌｋｍ。

５．“太阳神”（ＨｅＩｉｏｓ）太阳

能飞机

太阳神是美国航境

（Ａｅｒｏｖ的ｎｍｅｎｔ）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（ＰａｔｌｌｆｉｎｄｅｒＰ１ｕｓ）、“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ＨＰｏｌ的

能源系统由高效的双面单晶硅太

阳电池和锂电池组成，推进系统由

１４台永磁直流无刷马达和两叶宽

弦层流定矩高空螺旋桨组成，每台

马达额定输出功率１．５ｋｗ，螺旋桨

直径２ｍ。长航时型太阳神ＨＰ０３

的储能设备更换为燃料电池，并且

对机体做了局部的更改，马达减为

ｌｏ台。在２００３年６月２６日对燃

料电池的测试飞行中，“太阳神”

ＨＰ０３遭遇紊流，解体坠海。但是航

境公司并没有放弃在太阳能飞机

方面的探索，他们在“探路者”改

进型太阳能飞机上安装了紊流探

测仪器，于２００５年８月３１日和９

月１４日在ＮＡＳＡ代顿飞行研究中

心分别进行了３小时和２小时１５

分的试飞，采集了柔性飞翼布局飞

机对紊流的响应特性数据。

“太阳神”翼展７５．３ｍ，面积

１８３．６ｍ２，高空型重７２０埏，长航时

型重１０５３ｋｇ。航境公司的最终目

标是制造出航时长达６个月之久

的高空长航时太阳能无人机。

６．ＳｏＬＡＲｌＭＰＵＬＳＥ太阳能

飞机

瑞士探险家伯特兰·皮卡尔

图５ＨＥＬＩｏＳ太阳能飞机

图６ＳＯＬＡＲＩＭＰＵＬＳＥ太阳能飞机概念图

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太阳能飞机的现状和发展趋势

作者：邓海强， 余雄庆

作者单位：南京航空航天大学

刊名：

航空科学技术

英文刊名：AERONAUTICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY

年，卷(期)：2006，(1)

被引用次数：2次

1.会议论文王训春.陈鸣波航空器新一代动力能源装置——太阳能飞机用太阳电池2003

本文主要介绍了太阳能飞机上太阳电池技术的发展及太阳能飞机的应用前景.与传统的航空器不同,太阳能飞机的动力是完全由太阳能转换而来的.太阳电池已成为航空器的新一代动力能源装置.随着太阳电池制造技术的提高和航空航天技术的发展,太阳能飞机上的太阳电池也在向重量轻、价格低、效率高的方向发展,太阳电池阵的组装工艺也日渐趋于成熟.太阳能飞机的应用前景十分广阔.它可以部分替代用于商业、环保、军事、科研的低轨道卫星和远程通信太空卫星.

2.会议论文张鹤飞.吴安民.俞金娣昼夜飞行太阳能飞机的若干问题2003

精确估算昼夜飞行太阳能飞机的可用功率是太阳能飞机设计中的重要问题之一.本文主要通过分析计算太阳能飞机所能得到的可用功率

P<,tot>/S<,w>来讨论太阳能飞机动力系统对飞机结构尺寸的影响.

3.期刊论文王立新.李国斌.荆菁.陈琼.汪健遥控太阳能飞机-机械工程师2006(2)

当今世界各国,特别是发达国家,都对新能源、清洁能源加大了研发力度.文中就太阳能在小型遥控飞机上的应用进行了初步探索,该设计在辽宁省第三届普通高等学校大学生机械创新设计大赛中获得三等奖.

4.会议论文梁跃进.赖志宏.陈为农太阳能飞机设计特点1986

5.学位论文吴安民太阳能飞机设计计算与TRNSYS程序模拟2003

该文对太阳能飞机动力系统部件和任务要求对飞机结构尺寸的影响进行了研究,以及用TRNSYS程序包对带水箱的热水系统进行了数值模拟.太阳能飞机的动力系统包括:太阳电池、可再生燃料电池、电动机和螺旋桨等.当任务给定时,动力部件的参数;太阳电池的类型、太阳电池的比质量、太阳电池的效率、燃料电池的效率和比能量发生变化,都将对飞机的结构尺寸产生影响.同时,任务要求如日子数、飞行高度、飞行纬度以及负载的质量和功率也对飞机的结构尺寸产生影响.该文所采用的方法是通过建立太阳能飞机的展弦比、机翼面积和飞机的总质量之间的关系来分析动力部件和任务要求是怎样影响飞机的结构尺寸的.分析结果表明,对动力系统来说燃料电池的比能量对飞机结构尺寸的影响最大.任务要求也明显影响飞机的结构尺寸.通过选择日子数、飞行纬度以及减小飞机的负载质量都可以使飞机的结构尺寸产生明显的减小.太阳能热水系统的长期性能可以通过建立数学模型来模拟.该文采用TRNSYS程序包对这个系统进行了模拟.

6.期刊论文孙立华太阳能飞机-科学24小时2008(2)

太阳能飞机是以太阳辐射作为推进能源的飞机.太阳能飞机的动力装置由太阳能电池组、直流电动机、减速器、螺旋桨和控制装置等组成.为了获取足够的太阳能,太阳能飞机机翼面积较大.

7.期刊论文封颖.FENG Ying从太阳能飞机谈创新精神-科技导报2010,28(12)

2009年6月26日,瑞士人伯特兰·皮卡德(Bertrand Piccard)的阳光动力(Solar Impulse)公司研制的太阳能飞机在瑞士杜本多夫机场正式亮相,瑞士环境部长等政要为飞机首次试飞剪彩.

这架飞机已经并且还将绘就世界航空史上的三重奇迹.第一重奇迹是技术上的:美国、英国、意大利都曾制造出过太阳能飞机,但都是军事用途的遥控机、无人机.阳光动力飞机是世界上第一架零燃料、载人、立志于民用的太阳能飞机.

8.期刊论文"绿色航空"——太阳能飞机-技术与市场2010,17(5)

全世界第一架利用太阳能驱动的飞机日前在瑞士杜本多夫军用机场亮相,研究太阳能飞机的目的是为了实现人类的不消耗燃油、无污染、零排放的"绿色航空"梦想.这架名为"HB-SIA"的太阳能飞机,是瑞士人伯特兰·皮卡德与合伙人安德鲁·伯斯博格于2003年启动的"阳光动力"合作项目的结晶.

9.期刊论文晓应又一个"神话"——太阳能飞机-今日科技2009(10)

编者按:前不久,瑞士冒险家贝特朗·皮卡尔在瑞士苏黎世附近的迪本多夫军用机场向数百位来宾展示一款太阳能飞机"阳光动力号",它利用机翼上的光电池,直接将太阳能转化为电能,为飞机昼夜飞行提供动力.即使在远途飞行过程中,太阳能飞机也不会产生任何二氧化碳.贝特朗·皮卡尔希望驾驶这台飞机完成全球旅行,续写10年前乘热气球不问断环球飞行的壮举,并让公众看到新能源的力量.

10.期刊论文林鹰.一平寻求能原-环保-性能新突破的太阳能飞机-交通与运输2008,24(5)

长期以来,人类在追求高性能的现代飞机的同时,一直都在寻求采取各种低能耗、高环保的有效措施,来节约不可再生的地球资源,从而得以保护生态.在研制成功了太阳能飞机后总算看到了希望,这意味着实现了一大技术突破.

一、攻克技术难关

人类有关研制太阳能飞机的设想由来已久,但是如何将太阳能转变为电能是其中最关键的一环.只有依靠高科技,解决了诸如光电效应与太阳电池、电动装置轻量化、太阳电池阵电源系统及飞机结构布置等一系列核心技术和关键工艺,才能得以实现.

1.高广林.李占科.宋笔锋.丁祥太阳能无人机关键技术分析[期刊论文]-飞行力学 2010(1)

本文链接：/Periodical_hkkxjs200601009.aspx

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下载时间：2011年2月18日