高空驻留太阳能飞机主动式光伏组件面功率特性研究

【摘要】：光伏组件面功率特性是影响太阳能飞机性能指标的关键因素之一。首先建立了考虑光伏组件表面温度、太阳能飞机飞行高度、纬度及一年四季等因素的光伏组件面功率模型,分析了光伏组件在一年范围内的日均直射、日均水平面功率随飞行高度、纬度和季节等关键设计指标参数的变化规律,对比研究了3种跟踪采能方式下的主动式光伏组件(TPM)的逐时、日均面功率特性。结果表明:在一天的光照时间内和全年范围内,主动式光伏组件能显著提高光伏组件的面功率特性。然后,参考了典型的太阳能飞机"Helios"和"Zephyr",综合考虑能源与气动特性,初步设计了一种采用主动式光伏组件的高空驻留太阳能飞机布局方案,通过分析其日均净面功率特性得出:合理设计主动式光伏组件,可以显著提高太阳能飞机的日均净面功率约32%～66%,甚至可达116%。这些结论均说明,从采能效率和气动特性两方面综合来说,所提出的基于主动式光伏组件的布局设计思想在高空驻留太阳能飞机总体布局设计时具有良好的应用优势。 【作者单位】： 西北工业大学无人机特种技术重点实验室;西北工业大学动力与能源学院;
【关键词】： 太阳能飞机 主动式光伏组件 面功率 飞行高度 飞行纬度 表面温度 跟踪方式 高空驻留飞机
【基金】：国家“863”计划(2011AA7052002) 国家自然科学基金(11202162)~~
【分类号】：V271.9
【正文快照】： 太阳能飞机利用源源不尽的太阳辐射能量,具有在高空(10～30km)持续数月、甚至数年的驻留飞行能力,其在环境监测、边境巡逻以及数据链中继等领域有着广阔的应用前景。太阳能飞机的性能参数一般有可持续飞行高度、纬度、可持续飞行时间,以及任务载荷的重量及其功耗等。而这些性

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