张健 王江三 耿延升 郭润兆

摘要：高空长航时太阳能无人机的基本工作原理、使命任务和使用环境等与常规动力飞机不同，具有巡航高度高、续航时间长、外形尺寸大、飞机翼载小、飞行剖面简单和绿色环保等特点，适于执行侦察监视、大气监测和通信中继等军民用任务。本文结合某大型太阳能无人机的工程研制，从太阳能电池转换效率、蓄电池性能、太阳能飞机多学科优化设计、低雷诺数气动力设计与试验、复合材料设计与制造、大展弦比机翼非线性气动弹性设计、高效动力系统集成、大尺寸柔性翼飞机飞行控制系统设计、临近空间环境适应性等多个方面剖析了高空长航时太阳能无人机研制面临的技术挑战。

关键词：临近空间飞行器；高空长航时太阳能无人机；太阳能电池；蓄电池；关键技术；技术挑战

中图分类号：V272文献标识码： ADOI： 10.19452/j.issn1007-5453.2020.04.003

临近空间是指高于普通航空器飞行高度、而低于轨道飞行器运行空间的区域，一般将距地面20～100km的空域视为临近空间。太阳能无人机是以太阳辐射为能源的电动飞行器，为了充分利用太阳能，减小不利的大气流动影响，更好地执行侦察监视等任务，太阳能无人机通常在20km左右的临近空间飞行[1]。高空长航时太阳能无人机具有续航时间长、飞行高度高、使用灵活和无环境污染等特点，因此成为执行情报、侦察、监视、通信中继和大气科学研究等任务的理想空中平台[2]。开展高空长航时太阳能无人机研究，突破各项关键技术，不仅可以带动相关领域技术长足发展，而且有助于快速推出太阳能无人机产品，占领新能源飞机军民用市场。……