高空太阳能无人机飞行动力学建模与分析

高空长航时太阳能无人机的机翼是超柔性结构,在飞行中气动弹性变形体现了几何非线性特征,并与飞行动力学响应耦合,从而改变无人机的飞行特性。基于哈密顿原理,对柔性无人机进行了动力学建模,计算了不同装载时无人机的配平状态,并对飞行动力学特性进行了分析。结果表明,由于弹性变形和集中载荷的影响,无人机的短周期频率减小且阻尼增大,长周期运动与结构变形运动发生耦合,导致长周期的阻尼减小。     

建筑物表面光伏组件最佳铺设方案的研究

对不同情况下建筑物屋顶及外墙表面铺设光伏电池进行研究。采用启发式算法进行电池性能的优劣评价,采用模糊规划,作出铺设电池的初步判断。以光伏电池每平方米利润最大为目标采用贪心算法选择需要铺设的电池,并配合矩形排样中最低轮廓线法对光伏电池的安放进行优化,从而得到利润最大的组合。利用多维线性规划对逆变器进行选择,通过成本—收入—利润模型对选配逆变器之后的最终利润进行进一步优化。     

容器单元表面热辐射率对吸热蓄热器的影响

吸热/蓄热器是空间太阳能热动力发电系统关键部件之一,主要作用是吸收太阳入射热流和蓄热。由于吸热/蓄热器内换热管各容器单元表面温度不同,热流通过热辐射重新分布,所以容器单元的表面热辐射率将很大的影响吸热器的热性能。通过太阳能热动力发电系统吸热器腔体辐射模型,结合换热管的传热模型计算吸热器的传热过程。计算得到了两种典型的换热管表面热辐射率下吸热器的能量损失、工质吸收能量、换热管最大温度,工质出口温度等结果,进行了比较分析,说明了表面处理对于吸热器热性能的重要性。计算结果可以用于吸热器的设计。      

P型太阳能级硅电火花线切割机理及工艺研究

根据半导体的特殊电性能建立了抽象的放电加工模型,该模型分别用二极管、可变电阻、稳压管、电阻等器件模型近似代表半导体与金属进电端的接触势垒、半导体的体电阻、极间放电的维持电压以及工作液电阻;根据所建立的模型分析发现,半导体电火花线切割具有单向导通性、击穿电压高等特点,并且加工过程中进电端会出现钝化现象.为此,研制了针对P型太阳能级硅切割的专用夹具,并对电阻率为2.1Ω·cm的P型太阳能级硅锭进行了电火花线切割,切割效率大于100 mm2/min.     

Earth-moon Trajectory Optimization Using Solar Electric Propulsion

The optimization of the Earth-moon trajectory using solar electric propulsion is presented. A feasible method is proposed to optimize the transfer trajectory starting from a low Earth circular orbit (500 km altitude) to a low lunar circular orbit (200 km altitude). Due to the use of low-thrust solar electric propulsion, the entire transfer trajectory consists of hundreds or even thousands of orbital revolutions around the Earth and the moon. The Earth-orbit ascending (from low Earth orbit to high Earth orbit) and lunar descending (from high lunar orbit to low lunar orbit) trajectories in the presence of J2 perturbations and shadowing effect are computed by an analytic orbital averaging technique. A direct/indirect method is used to optimize the control steering for the trans-lunar trajectory segment, a segment from a high Earth orbit to a high lunar orbit, with a fixed thrust-coast-thrust engine sequence. For the trans-lunar trajectory segment, the equations of motion are expressed in the inertial coordinates about the Earth and the moon using a set of nonsingular equinoctial elements inclusive of the gravitational forces of the sun, the Earth, and the moon. By way of the analytic orbital averaging technique and the direct/indirect method, the Earth-moon transfer problem is converted to a parameter optimization problem, and the entire transfer trajectory is formulated and optimized in the form of a single nonlinear optimization problem with a small number of variables and constraints. Finally, an example of an Earth-moon transfer trajectory using solar electric propulsion is demonstrated.     

一种基于光谱自适应调控和月壤储热的月夜发电系统

针对月球基地的能量储存及月夜期间能量供应问题,提出了一种基于光谱自适应吸收/发射平板和月壤储热的月夜发电系统。该系统通过使用加工后的月球土壤以实现月昼期间储存太阳辐射能量、月夜期间放热发电的功能。此外,该系统通过使用一种光谱自适应吸收/发射平板,在月昼期间实现太阳辐射波段（0.3～2.5μm）高吸收和红外波段（3～30μm）低发射特性、在月夜期间实现红外波段（3～30μm）高发射特性,将太阳能集热平板与辐射散热平板合二为一,极大地减少了地月运输的有效载荷,降低了发射成本。模拟结果显示,该系统的比功率约为5.12 W/kg,而光伏-锂电池系统的比功率约为0.83 W/kg。此外,与储能总量相同的光伏-锂电池系统相比,该系统的发射总质量降低了约83%。     

寻甜记

不是因为甜，我们才需要它而是因为我们需要它，它才甜。 以这段绕嘴的话开头，是要提醒我们，“甜”这种口味，这种能让我们愉悦的东西是从何而来——这不是我们打小习惯了的家长的贿赂，这是烙在基因里的指南针，指引着能量、热量和生命。太阳能在推动地球生物圈前进的时候，都要首先转化为糖。以最简单的二氧化碳和水为原料合成的高能碳水化合物分子，把转化的太阳能储存在化学键里，然后或者再次燃烧，提供细胞运动的能量；或者作为基本原料，来合成其他更复杂的分子。     

寻找外星人的太阳能发电厂

天文学家正在寻找戴森球（美国物理学家、数学家弗里曼·戴森假想出的包围母恒星的巨大球形结构，它可以捕获大部分或者全部的恒星能量输出——译者注），希望它是高等外星文明建造的大质量恒星级太阳能发电厂。     

平流层飞艇的能源技术和平衡分析

平流层飞艇作为近空间对地观测平台的一种实现方案,主要依靠自身庞大体积产生的静浮力而不像其它飞行器依靠相对空气运动产生升力,所以飞艇能够以较慢的速度飞行甚至能够在空中长期保持定点悬停即相对地面静止。具有长时间在平流层自主飞行的能力,是平流层飞艇设计的一个重要目标。文章对平流层飞艇能源系统的构成、部件及能源平衡分析方法作了介绍。     

太阳能发电卫星（一）

石油在２０５０年以后将枯竭。人类应寻找新能源以替代石油，利用太阳能发电卫星，可将巨大的太阳能转变为电能而送至地面，供人类使用。本方法的特点是消除了大气的衰减；此外，不存在地球日夜变化的影响。也不受气象等自然因素的影响，而能充分地收集利用太阳能。文中介绍了整个系统的构成，列出其基本参数、天线结构，实现的各种条件，也讨论了电磁波的影响等一些情况。结论认为，其发电效率远优于火力发电、原子能发电，达到２．１，十分优越．