太阳能无人机能源系统的关键技术与发展趋势

作为探索临近空间领域的新兴飞行器,太阳能无人机（SUAV）在性能、技术及任务航时均呈现出不同于传统飞行器的新特点。其中,太阳能无人机能源系统的比能量、比功率是影响飞机整体性能的核心因素。因此,本文首先对太阳能无人机的太阳电池、储能电池的发展现状进行了阐述,然后针对能量获取多元化、能源系统管理高效化、能源载荷一体化方向对太阳能无人机能源系统的未来发展趋势进行了展望。     

飞行状态对太阳能飞机中组件性能的影响

基于光伏组件产生功率模型,研究了太阳能飞机中飞行速度、高度、时间及区域等状态参数影响组件性能的规律。以单晶硅组件及Xihe太阳能飞机为研究对象,当飞机飞行速度增加时,组件产生的功率随之增加但趋于饱和。原因在于速度的增加能有效降低组件的表面温度,但提升是有限的。飞机所需的功率随飞行速度呈现指数增加,且组件产生的功率与飞机所需的功率有能量平衡点。组件产生的功率随飞行高度的增加而增加,但有饱和的趋势。原因在于,当飞行高度上升,大气温度随之下降,组件表面温度下降;同时海拔越高,大气密度和大气通透率越大,太阳辐射增加,从而组件产生的功率增加了;饱和的原因在于组件本身性能的限制。一天之中,组件产生的功率基本以太阳时12点为中心左右近似对称,中午最强;一年中组件性能在夏季最强,冬季最弱。原因在于组件性能主要由所受太阳辐射决定。随着纬度的增加,组件产生的功率减小。原因在于,纬度越高,太阳高度角越小,组件所能接受到的太阳辐射也就越小;纬度越低,组件总产生功率越高且平稳。纬度低的地区更适合太阳能飞机的飞行。该文为太阳能飞机的能量分配、长时间驻空提供一定的帮助。     

太阳能无人机功率-能量平衡计算的参数化分析

大展弦比太阳能无人机大部分任务时间段是以最佳升阻比状态巡航,尽量提高其持续任务高度、时长是十分重要的。基于长航时无人机的大展弦比结构,以功率-能量平衡关系推导了单位太阳能电池面积与飞行高度、太阳能电池比质量,蓄电池充放电效率,电池能量密度等参数的关系,分析了翼型弯曲几何对机翼气动效率的影响,着重考虑奥斯瓦尔德系数随翼型参数变化的量纲关系,对各个系数通过参数化计算,简化了计算,可以为后续长航时太阳能无人机的设计与优化提供帮助。     

太阳能热动力发电系统吸热器腔体辐射计算

空间太阳能热动力发电系统是一种新型的空间电力系统，吸热器是热动力发电系统关键部件之一，吸热器腔体的热辐射将直接影响到吸热腔的热损失和吸热器的传热，建立了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了吸热器的传热过程，得到了吸热器热损失，换热管最大温度，工质出口温度等结果，并进行了比较，分析、计算结果可以用于吸热器的设计。     

空间太阳电站的发展前景评估

首先回顾了NASA的空间太阳电站1979 SPS基准系统方案及其产生与搁置的背景，强调了1995－1997年新一轮论证中所提方案的高度模块化特点，这一特点使空间太阳电站的技术可行性大为增加，其次介绍了空间电站研究的工作分解结构和所需的关键技术，最后从全球对电能的需求，有关国家的态度，关键技术的进展等几个方面，给出了对空间电站发展前景的不同评价。     

空间用太阳能热动力发电装置热力参数优化计算

介绍了空间用太阳能热动力发电装置的结构、特点及其应用前景，并以１０ｋＷ闭式布雷顿循环太阳能热动力发电装置为对象，重点对以系统总质量和总当量阻力面积最小为目标 参数进行优化计算。计算结果为此类发电装置提供了选取涡轮压比，压气机入口温度等参数的方法。     

最数字

波音公司正在研制一种太阳能无人飞机，不间断飞行时间可超过5年。这款无人机名为“太阳鹰”，设计上可在大气层深处超长时间连续飞行。     

日本空间太阳能利用系统的研发现状和发展趋势

人类对能源的需求量越来越大，日本（财团法人）不载人空间实验系统研究开发机构（USEF）预测，随着航天技术的发展，到本世纪末或下世纪初，空间太阳光发电很可能取代煤、石油和天然气等成为人类所使用的主要能源。     

面对地球能源危机，各国专家聚焦空间太阳能发电

2011年3月，日本地震海啸引发的巨大核灾难，让世界各国重新对核能发电政策进行审视。或许，向太空要能源的时刻要来了。