小型太阳能无人机初步方案设计研究

李文丽++赵长辉

摘 要：太陽能电动飞机是一种环保、节能、高效的新型航空器，前景广阔。太阳能电动飞机技术难度极大，但相关技术的带动效应很大，能够有力推动航空技术发展。本文进行一种小型太阳能无人机的初步方案设计研究，内容包括布局设计、气动力设计和分析（翼型和机翼）、重量估算等。联翼布局能够与小型太阳能无人机很好匹配，但气动力和结构分析复杂，方法上还有待完善。

关键词：太阳能无人机；电动飞机；方案设计；联翼布局

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.071

0 前言

太阳能电动飞机（简称太阳能飞机）采用太阳能—电能作为推进能源，具有很多优点，包括：高效节能、环境友好，可以实现零排放；噪声和振动水平极低；理论上可实现无限航时飞行。

太阳能电动飞机的气动力设计要求比常规动力飞机苛刻，要达到极低能耗和极高效率，CD很低，而CL3/2/CD很高。同时，电动飞机巡航速度较低，特征尺寸（弦长）小，飞行雷诺数低，因此气动力设计难度大。高空长航时（HALE）飞机飞行环境复杂（密度、温度、高空风等），大翼展机翼的气动弹性问题难解决，气动力设计难度更大。太阳能电动飞机机体结构技术难度极大。设计上要求重量极轻，而超大尺寸/大挠度机体、大展弦比/大面积机翼、电动力系统部件（如太阳电池）集成安装等都不利于结构设计。需要创新结构和材料技术。

总之，太阳能电动飞机技术难度极大。发展太阳能电动飞机技术能够有力推动航空技术发展，有鉴于此，同时看到太阳能电动无人机的发展潜力，因此开展了小型太阳能电动无人机的初步方案设计研究工作。……