低空太阳能无人机设计及增升减阻技术研究
发布时间：2020-12-19 06:34
随着无人机技术的发展,其应用范围拓展到了航测航拍、电力巡检、植保、环境监测、交通事故处理、犯罪监控、火灾监测、灾后救援、石油气管道巡检、边境线巡逻、毒品种植监察等社会的各行各业中。然而,无人机在实际应用中暴露出续航能力不足等问题,甚至已经成为制约其充分发挥作用的主要问题。随着光伏技术的发展,以太阳能为能源的无人机有希望成为解决续航问题的新型飞行器。目前高空长航时太阳能无人机得到各国和大型商业公司的高度关注,但离真正实现长航时的高空飞行仍存在一定距离。而将太阳能无人机技术引入到民用低空领域则具有较大的可行性,且太阳能作为一种绿色可持续能源,适合在民用行业中应用推广。因此研究低空太阳能无人机是有技术难度也有广泛应用前景的课题。本文根据电力巡检、油气管道巡检、海上巡视等实际工程应用背景,提出了一种低空长航时小型太阳能无人机和一种海上低空太阳能无人机的设计方案,并完成了低空太阳能无人机样机的设计制造、总装调试和试飞工作。同时为了拓展其续航能力、提高其飞行性能,提出了两种针对低空太阳能无人机的增升减阻技术。本文的主要研究内容和成果包括:（1）提出了 ZJU-SP-L低空太阳能无人机设计方案,建立...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１各种用途的无人机??
?ＥＥＢＨ?：??图１－１各种用途的无人机??随着应用需求的不断扩大，各行业对无人机自身的性能要求也在不断提髙，??尤其是在无人机的安全性、稳定性和长续航能力等方面。其中，无人机续航能力??的不足已经成为制约其在多个领域充分发挥作用的一个重要问题。随着越来越多??的无人机在民用和商用领域进入到了实际应用阶段，暴露出来的续航能力不足成??为各行业最迫切需要得到解决的问题。随着光伏技术的发展，为无人机解决续航??问题提供了一种新的途径。??利用光伏技术提高续航能力的无人飞行器被称为太阳能无人机，它最早的发??展是受到美国政府提出的发展高空长航时飞行器项目的推动⑴，旨在代替高成本??Ｉ??
Ｇｏｓｓａｍｅｒ?Ｐｅｎｇｕｉｎ??ｕ；?；?ｋ＾ｍｓ〇ｉａｒｃｈａｉｕｎｇｅｒ??图１－２美国早期的太阳能飞机探索【４Ｉ??由于Ｓｏｌａｒ?Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｒ太阳能飞机的突出成绩，Ａｅｒｏ?Ｖｉｒｏｎｍｅｎｔ公司随后获得??了美国政府的资助，开始对高空长航时（ＨＡＬＥ）太阳能无人机平台的研制Ｉ＂，以??研究在１９．８千米（６５０００?ｆｔ）高度进行长航时飞行的可行性。他们第一个方案的??原型机ＨＡＬＳＯＬ在验证了气动和结构设计后，被能源子系统的问题否定。另－??个方案，则是利用在１９９３年已经成功试飞的Ｐａｔｈｆｉｎｄｅｒ太阳能无人机【５］。这个研??究项目在１９９４年被ＮＡＳＡ的ＥＲＡＳＴ计划接手，这个计划旨在发展能够对高空??大气环境监测的飞行器以及相关传感器。基于这个目的，他们在之后近十年的时??间里不断研制了包括Ｐａｔｈｆｉｎｄｅｒ?Ｐｌｕｓ、Ｃｅｎｔｕｒｉｏｎ、Ｈｅｌｉｏｓ等多次升级的太阳能无??人机。其中Ｃｅｎｔｕｒｉｏｎ的翼展是Ｐａｔｈｆｉｎｄｅｒ的两倍，可以加载４５ｋｇ的遥感数据采??集设备和２７０ｋｇ的传感器、通讯和图像设备
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Busemann双翼的三维高超声速机翼研究[J]. 刘姝含,朱战霞. 航空学报. 2018(06)
[2]超、特高压输电线路无人机巡检典型案例分析[J]. 葛雄,金哲,刘志刚,雷雨,姚攀. 电工技术. 2017(09)
[3]无人机技术在草原生态遥感监测中的应用与探讨[J]. 李风贤. 测绘通报. 2017(07)
[4]无人机遥感在油气管道巡检中的应用初探[J]. 黄斌,郑鹏,江晓光,孙海龙. 科技风. 2017(12)
[5]高空长航时太阳能无人机高效气动力设计新挑战[J]. 段卓毅,王伟,耿建中,张健,李军府. 空气动力学学报. 2017(02)
[6]基于曲梁模型的大展弦比大柔性机翼颤振分析[J]. 段静波,周洲,江涛. 西北工业大学学报. 2016(05)
[7]史无前例——“阳光动力”2号太阳能飞机完成环球飞行[J]. 温杰. 航空世界. 2016(09)
[8]锂离子电池和金属锂离子电池的能量密度计算[J]. 吴娇杨,刘品,胡勇胜,李泓. 储能科学与技术. 2016(04)
[9]基于CFD/CSD耦合的连结翼静气动弹性计算研究[J]. 张强,祝小平,周洲,王伟. 西北工业大学学报. 2016(03)
[10]电动无人机动力系统优化设计及航时评估[J]. 王刚,胡峪,宋笔锋,谭唱. 航空动力学报. 2015(08)
博士论文
[1]基于广义能量的太阳能飞行器总体设计研究[D]. 朱雄峰.国防科学技术大学 2014
[2]基于重力势与风梯度的太阳能飞行器HALE问题研究[D]. 高显忠.国防科学技术大学 2014
硕士论文
[1]农用遥感固定翼无人机飞行姿态多传感器融合技术研究[D]. 吕涛.东北农业大学 2016
[2]长航时重负载多旋翼无人机动力系统及其隔振设计[D]. 毛镠.华中科技大学 2016
[3]泡沫填充可刚化机翼承力性能分析[D]. 赵字会.哈尔滨工业大学 2015
[4]大型飞机机翼增升减阻技术研究[D]. 宗昕.南京航空航天大学 2012
[5]低密度泡沫塑料的结构及其力学行为研究[D]. 霍银磊.江南大学 2008
本文编号：2925442
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１各种用途的无人机??
?ＥＥＢＨ?：??图１－１各种用途的无人机??随着应用需求的不断扩大，各行业对无人机自身的性能要求也在不断提髙，??尤其是在无人机的安全性、稳定性和长续航能力等方面。其中，无人机续航能力??的不足已经成为制约其在多个领域充分发挥作用的一个重要问题。随着越来越多??的无人机在民用和商用领域进入到了实际应用阶段，暴露出来的续航能力不足成??为各行业最迫切需要得到解决的问题。随着光伏技术的发展，为无人机解决续航??问题提供了一种新的途径。??利用光伏技术提高续航能力的无人飞行器被称为太阳能无人机，它最早的发??展是受到美国政府提出的发展高空长航时飞行器项目的推动⑴，旨在代替高成本??Ｉ??
Ｇｏｓｓａｍｅｒ?Ｐｅｎｇｕｉｎ??ｕ；?；?ｋ＾ｍｓ〇ｉａｒｃｈａｉｕｎｇｅｒ??图１－２美国早期的太阳能飞机探索【４Ｉ??由于Ｓｏｌａｒ?Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｒ太阳能飞机的突出成绩，Ａｅｒｏ?Ｖｉｒｏｎｍｅｎｔ公司随后获得??了美国政府的资助，开始对高空长航时（ＨＡＬＥ）太阳能无人机平台的研制Ｉ＂，以??研究在１９．８千米（６５０００?ｆｔ）高度进行长航时飞行的可行性。他们第一个方案的??原型机ＨＡＬＳＯＬ在验证了气动和结构设计后，被能源子系统的问题否定。另－??个方案，则是利用在１９９３年已经成功试飞的Ｐａｔｈｆｉｎｄｅｒ太阳能无人机【５］。这个研??究项目在１９９４年被ＮＡＳＡ的ＥＲＡＳＴ计划接手，这个计划旨在发展能够对高空??大气环境监测的飞行器以及相关传感器。基于这个目的，他们在之后近十年的时??间里不断研制了包括Ｐａｔｈｆｉｎｄｅｒ?Ｐｌｕｓ、Ｃｅｎｔｕｒｉｏｎ、Ｈｅｌｉｏｓ等多次升级的太阳能无??人机。其中Ｃｅｎｔｕｒｉｏｎ的翼展是Ｐａｔｈｆｉｎｄｅｒ的两倍，可以加载４５ｋｇ的遥感数据采??集设备和２７０ｋｇ的传感器、通讯和图像设备
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Busemann双翼的三维高超声速机翼研究[J]. 刘姝含,朱战霞. 航空学报. 2018(06)
[2]超、特高压输电线路无人机巡检典型案例分析[J]. 葛雄,金哲,刘志刚,雷雨,姚攀. 电工技术. 2017(09)
[3]无人机技术在草原生态遥感监测中的应用与探讨[J]. 李风贤. 测绘通报. 2017(07)
[4]无人机遥感在油气管道巡检中的应用初探[J]. 黄斌,郑鹏,江晓光,孙海龙. 科技风. 2017(12)
[5]高空长航时太阳能无人机高效气动力设计新挑战[J]. 段卓毅,王伟,耿建中,张健,李军府. 空气动力学学报. 2017(02)
[6]基于曲梁模型的大展弦比大柔性机翼颤振分析[J]. 段静波,周洲,江涛. 西北工业大学学报. 2016(05)
[7]史无前例——“阳光动力”2号太阳能飞机完成环球飞行[J]. 温杰. 航空世界. 2016(09)
[8]锂离子电池和金属锂离子电池的能量密度计算[J]. 吴娇杨,刘品,胡勇胜,李泓. 储能科学与技术. 2016(04)
[9]基于CFD/CSD耦合的连结翼静气动弹性计算研究[J]. 张强,祝小平,周洲,王伟. 西北工业大学学报. 2016(03)
[10]电动无人机动力系统优化设计及航时评估[J]. 王刚,胡峪,宋笔锋,谭唱. 航空动力学报. 2015(08)
博士论文
[1]基于广义能量的太阳能飞行器总体设计研究[D]. 朱雄峰.国防科学技术大学 2014
[2]基于重力势与风梯度的太阳能飞行器HALE问题研究[D]. 高显忠.国防科学技术大学 2014
硕士论文
[1]农用遥感固定翼无人机飞行姿态多传感器融合技术研究[D]. 吕涛.东北农业大学 2016
[2]长航时重负载多旋翼无人机动力系统及其隔振设计[D]. 毛镠.华中科技大学 2016
[3]泡沫填充可刚化机翼承力性能分析[D]. 赵字会.哈尔滨工业大学 2015
[4]大型飞机机翼增升减阻技术研究[D]. 宗昕.南京航空航天大学 2012
[5]低密度泡沫塑料的结构及其力学行为研究[D]. 霍银磊.江南大学 2008
本文编号：2925442
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