未来智讯 > 无人驾驶论文 > “绿色先锋”号太阳能无人机

“绿色先锋”号太阳能无人机

发布时间:2018-12-30 01:06:04 文章来源:未来智讯    
    “绿色先锋”号太阳能无人机作者:未知      20世纪60年代,人类就起初探索利用太阳能来作为飞行器的飞行的动力能源。那时,很多飞行爱好者热衷于人力飞机的研制,一些人就尝试在飞机的机翼上铺设太阳能光电管,试图通过光电转化来获取人力飞机的辅助能源。但由于那时的人力飞机只可在很低的高度飞行,其太阳能光电管的能量转换能力又很低,所能获得的能源相对很弱,因此,他们的实验没有获得成功。值得庆幸的是,他们这种在人力飞行器上应用太阳能的尝试,在后来的无人飞机的研制上得到了发展。如今,太阳能在无人驾驶飞机上的应用研讨,已经成为新世纪世界航空工业重点发展的一个新兴领域。
  太阳能无人机由于能在高空持续飞行而有着十分辽阔的应用前景,能够执行多种任务,例如:可用于资源调查、环境监测;交通监测、管理;在发生地震、洪水或者森林火灾时,替代停止的通讯,保持受灾地区与外界的联络;由于它可在发生台风地域的上空飞行,所以可跟踪和监测狂风雨;由于太阳能无人机没有普通飞机那样的吸气式发动机,因此相当符合穿越腐蚀性很强的火山灰飞扬空域,或者到核爆炸现场上空执行采样等高危险任务。
  美国在研制太阳能无人机方面起步较早,1974年便有了研制太阳能无人机的记载,正式将太阳能无人机研制列为国家打算是从1980年起初的。那时,它是作为美国航空航天局和海军的一项机密开发打算。到目前为止,美国最有代表性的太阳能无人机是“太阳神”号,该机以二次高能电池和太阳辐射能为动力。2001年8月13日,它曾在夏威夷上空达到了29400米的飞行高度和18小时零1分的留空时间的纪录。20多年来,美国太阳能无人机的研制历程也不是一帆风顺的,“太阳神”号的前身“探险者”号,就曾在1995年10月21日的一次飞行事故中严重损坏。
  根据对飞行高度和留空时间的基本要求,总结起来太阳能无人机主要有以下两种方案:
  一种是给无人机所有采光面铺设高能重比(所能转换的太阳辐射能与其重量之比)的太阳能电池,同时安装具有高能重比的二次电池作为辅助能源,如可反复充放电的锂离子电池。在太阳能飞机飞行从前,事先应对作为辅助能源的二次电池充电,以便为太阳能无人机起飞爬升提供动力能源和机载设备提供能源。在飞行过程中,太阳能电池能将太阳辐射能转化成电能,这些电能可继续为二次电池充电,使太阳能无人机可以持续飞行和爬升。在夜间,太阳能无人机则以小动力、小下滑比作坚持飞行,以尽可能削减能耗和削减飞机的降落高度,这就能保证在第二天太阳出来之后,飞机仍然可以保持在一定的高度飞行,并借助太阳辐射能继续飞行和爬升。如此周而复始,即可大大增加太阳能无人机的留空时间。
  
  另一种是在上述能源配置的基础上,进一步给无人机加装高能重比的燃料电池,如常温氢燃料电池。太阳能飞机在白天飞行时,由太阳辐射转化来的电能,一局部用于坚持无人机的飞行和机载设备的正常运转;另-局部则用来分解作为燃料的化学物质。夜间,将这些被分解的化学物质重新合成,使其产生化学能,然后经燃料电池直接转化为电能,这样即可坚持太阳能无人机在夜间飞行。如此循环来去,也可达到使太阳能无人机作长时间留空飞行的目的。
  目前,由于技能条件限制,上述两种方案世界上还没有一个国家将其变为现实。
  在第四届珠海航空博览会上,展示了一架名为“绿色先锋”号太阳能无人驾驶飞机1∶20的模型。
  这种复合飞翼式太阳能无人机,结构紧凑,全机重量轻,可大大降低能量消耗,增加有效载重。它的机翼有很长的翼展,不但气动效率高,而且上下翼面面积大,可铺设大量太阳能电池。这样,上翼面的太阳能电池可接收来自太阳的直接辐射,下翼面的太阳能电池则可接收云层和大气微粒反射的阳光,从而大大提高无人机接收太阳辐射能的效率。
  “绿色先锋”号打算的中远期指标是,研制出全尺寸,实用性强的超高空、长航时太阳能无人机。据估计,在2003年12月从前,“绿色先锋”号的第一架技能验证机即可问世。该机长度约为2.84米,翼展7.5米,巡航速度60公里 / 小时,升限5000米。其太阳能电池板产生的电能,将用来带动6台小直流电机,从而为“绿色先锋”号验证机提供动力。该机的续航时间大于10小时,活动半径大于10公里。
  我们期待着我国复合飞翼式太阳能无人机上天的日子。
转载请注明来源。原文地址:https://www.7428.cn/page/2018/1230/70661/
 与本篇相关的热门内容: