[实用新型]一种太阳能无人机

说明书

本实用新型提出了一种太阳能无人机，包括机体结构、能源系统、推进系统和机载设备等。机体结构采用大展弦比机翼和尾翼的常规布局构型，通体为碳纤维复合材料结构；能源系统采用高光电转换效率的柔性薄膜太阳电池和高比能量的储能电池，提供无人机飞行的能量来源；推进系统采用高效直流电机和拉进螺旋桨，提供无人机飞行的动力来源；机载设备采用轻量化和小型化设备，实现无人机飞行过程中的导航、控制、信息传输等功能。

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能无人机，属于无人机总体设计技术领域。

背景技术

太阳能无人机是以太阳辐射为能源的电动飞行器，是航空科学技术与新能源技术相结合的产物。白天，太阳能无人机依靠机体表面铺设的太阳能电池将吸收的太阳光辐射能量转换为电能，用来维持动力系统、航空电子设备和有效载荷的正常运转，并对储能电池进行充电；夜晚，太阳能无人机释放储能电池中储存的电能，维持整个系统的正常运行。太阳能无人机巡航时间长、飞行高度高、覆盖区域广、使用成本低、对环境无污染，可以执行通信中继、电子侦察、移动组网等多种任务，是轨道卫星、常规动力无人机、高空飞艇等飞行平台的重要补充，受到国内外的广泛关注。

目前，国内外已有的太阳能无人机以美国的“HELIOS”系列和英国的“Zephyr”系列为代表，其中“HELIOS”系列保持着无人机的飞行高度世界记录，“Zephyr”系列保持着无人机的飞行航时世界记录，但二者均存在着自身的局限性：(1)“HELIOS”采用飞翼布局，大翼展柔性无人机的控制难度较大；(2)“Zephyr”翼载极低，基本上没有搭载任务载荷的能力，使用严重受限。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种常规布局太阳能无人机，可以降低此类大翼展柔性无人机的控制难度，并具备一定的挂载能力。

本实用新型的技术解决方案是：一种太阳能无人机，包括：机体结构、用于给无人机提供能源的能源系统、用于给无人机提供动力的推进系统和机载设备；

无人机的机体结构包括：机翼、机身、平尾、垂尾、吊舱；中翼段平面形状为矩形，外翼段平面形状为梯形；机身位于机翼下方，为圆形管梁；平尾和垂尾位于机身的尾部，平尾和垂尾均为梯形；吊舱采用吊挂形式安装于机翼下方；用于给无人机提供能源的能源系统、用于给无人机提供动力的推进系统和机载设备安装在机上。

机翼作为无人机的主要升力面，机翼包括中翼段和外翼段，平尾和垂尾作为无人机的安定面。

无人机的能源系统包括：太阳电池、储能电池、能源管理器和机上线缆；太阳电池位于机翼上表面，均匀分布；储能电池位于吊舱内部；能源管理器位于机翼内部；机上线缆位于机翼、机身、平尾和垂尾内部。

无人机的能源系统包括：无人机的推进系统包括：电机、电机控制器和螺旋桨；电机控制器位于吊舱内部，储能电池旁；电机位于吊舱内部，电机控制器旁；螺旋桨与电机相连。

无人机的机载设备包括：导航系统、飞控系统、测控系统和环控系统的所有机上设；导航系统的设备位于机翼中心对称面附近的机翼内部；飞控系统的部分设备位于机翼内部，部分设备位于平尾和垂尾内部；测控系统的部分设备位于机翼中心对称面附近的机翼内部，部分设备位于机翼上下表面；环控系统的设备位于机翼中心对称面附近的机翼内部。

机体结构全部采用碳纤维复合材料，以降低结构重量。

机翼采用大展弦比气动布局，以提高无人机的升阻比。

机翼外翼段后缘布置有副翼，平尾后缘布置有升降舵，垂尾后缘布置有方向舵，用于无人机的横向、纵向和航向控制。

能源系统提供太阳能无人机飞行过程中的所有能量，包括动力系统所需能量和机载设备所需能量。

推进系统提供太阳能无人机飞行过程中的所需动力。