第34卷第13期2018年7月甘肃科技G ansu Science and TechnologyVol.34 No.13Jul. 2018高原高空长航时太阳能无人机的初步研究刘佩，温小青，杨帅飞(西藏飞龙航空科技有限公司，西藏拉萨850000)摘要：针对青藏高原地区对太阳能长航时无人机的需求，给出了低速大展弦太阳能无人机设计方案。该方案综合考虑无人机的任务载荷、长时巡航、能量的可靠性等方面，完成了无人机总体布局优化设计。在青藏高原4000+海拔高度完成试飞测试，在任务载荷为2.5k g时，无人机的相对飞行高度为4500+，巡航速度为755+0，飞行时间10h，抗风等级6级。测试结果表明该款太阳能无人机己达到设计指标要求，可在青藏高原地区推广使用。关键词：太阳能;无人机；长航时；青藏高原；总体布局中图分类号：V19自1974年世界上第一架太阳能无人机试飞成功 以来，随着太阳能电池、二次电能储存、新材料及微 电子等技术的发展，太阳能无人机获得了快速的发 展，已在环境监测、地形勘探、边境巡逻、交通管制等 方面得到广泛应用617。目前，高空长航时太阳能无人 机的研究热点集中在机体平台设计、电池系统和推 进系统等方面的研究627。太阳能无人机为追求更高 的气动效率，以提高巡航时间，机翼通常会采用柔性 大展弦比设计，但柔性机翼设计会显著影响其气动 特性及横向稳定性，且无人机在高空巡航时，低雷诺 数流场会对显著降低其升阻比637。陆运章等设计了 一种结构简单、系统能量利用效率高达97#的能源 控制器64]。朱锦杰等在研究适用于临近空间的无人 机机体结构时，发现高强度和刚度的轻质复合材料 既能满足强度和又能减轻机体结构重量657。无人机在 飞行过程中通常处于稳定巡航状态，孙成骁等提出 了多螺旋桨控制方法，实现无人机长航时稳定飞行 的可靠性要求气本文以高原高空稀薄低压等大气环境为背景，研制一款依靠太阳能电池板驱动螺旋桨提供动力 的小型太阳能无人机，用于探索太阳能高空长航时 无人机在高原地区的各项飞行参数，为推广太阳能 无人机在高原地区的应用奠定基础。1太阳能无人机初始参数设计1.1太阳能无人机设计指标本文依托的是西藏自治区拉萨市的“高原高空 多功能长航时太阳能无人机的研发与应用”科技计 划项目，目标开发出适用于青藏高原地区的，用于环境 监测、航空摄影拍摄、自主导航、侦查巡逻和通信中继的 高空长航时太阳能无人机，其主要的设计指标见表1。表1无人机设计的主要技术指标机长5~16m翼展5-20+机身高100~200mm起飞全重10-50kg飞行高度5000-15000+巡航速度60-100k+/h 电动载荷10!25kg任务载荷5kg续航时间5-24h控制距离1000k+载荷仓体积16x20x16c+最大抗风能力6级1.2太阳能无人机设计方案初定太阳能无人机初步设计方案确定为大展弦比、上单翼常规布局。常规轮式起降。太阳能电池板布 置在机翼和水平尾翼的上表面，以及垂尾的两侧，机体的主传力结构采用金属材料和碳纤维复合材 料，机翼结构采用太阳能电池板与复合材料组成蒙 皮内填充泡沫塑料形式。机上安装自动驾驶仪，验 证飞行选择在白天光线充足的时候，采取遥控方式 起飞后，切换到程序控制飞行，利用有效载荷完成 指定的侦查任务，在完成规定时间的验证飞行后，返回着陆区，切换到遥控状态，完成太阳能无人机基金项目：西藏自治区拉萨市科技计划项目(项目编号"2017019)。

高原高空长航时太阳能无人机的初步研究