[發明專利]太陽能飛機翼型設計方法及太陽能飛機翼型

有效

• 申請號: 201510363073.1
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN105129071B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 曾洪江;白琳;謝晉東
• 申請（專利權）人: 北京昶遠科技有限公司
• 主分類號: B64C3/14
• 分類號: B64C3/14
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205
• 代理人: 婁冬梅,黃健

技術領域

本發明涉及翼型設計領域，尤其涉及一種太陽能飛機翼型設計方法及太陽能飛機翼型。

背景技術

太陽能飛機由于具有不需消耗燃油且飛行高度較高的特點，因此一直是對地觀測及通訊中繼業務的良好平臺，目前各國都投入了大量的人力及資金對其開展研究。其中，太陽能飛機的翼型是關系到太陽能飛機安全及其氣動性能的重要部件，如何設計出具備高升力、低雷諾數的太陽能飛行翼型氣動外形一直是該領域的熱點問題。

太陽能飛機的翼型設計通常需要滿足在不同升力系數、不同雷諾數條件下盡量提高巡航點氣動效率，同時還要滿足翼型的結構強度，以及太陽能電池的安裝要求，然而現有技術的太陽能飛機的翼型，其在高空且空氣稀薄的環境下的飛行能力并不理想，升力不夠易失速，很難在高空維持升力穩定飛行，且為了保證翼型的結構強度，太陽能電池的安裝空間不是很大，續航能力難以保證。這些問題都亟需設計一種翼型，使其即能夠滿足高空環境下低速平穩飛行的要求，又能夠保證在高升力系數、低雷諾數條件下的高氣動效率及長時間巡航能力。

發明內容

本發明提供一種太陽能飛機翼型設計方法及太陽能飛機翼型，該飛機翼型適合高升力系數、低雷諾數太陽能飛機使用，在高空低速環境下飛行的氣動效率高，且電池安裝空間大，保證更長的續航時間。

本發明提供一種太陽能飛機翼型設計方法，包括：

獲取機翼參考模型的第一翼型參數，所述第一翼型參數包括：第一翼型最大相對厚度、所述第一翼型最大相對厚度的相對位置、第一翼型最大相對彎度；所述第一翼型最大相對彎度的相對位置、第一翼型頭部半徑；

根據設計需求參數確定翼型設計的約束條件，所述設計需求參數包括：飛行速度、升力系數、雷諾數；所述約束條件包括：最大相對厚度閾值、距離翼型前緣20％～60％弦長范圍內的翼型厚度閾值；

根據所述機翼參考模型的第一翼型參數以及所述翼型設計的約束條件，采用遺傳算法和/或數值仿真，確定滿足所述設計需求參數且在所述約束條件的各個閾值范圍內的第二翼型參數，根據所述第二翼型參數確定太陽能飛機翼型。

本發明還提供一種太陽能飛機翼型，包括：機翼上翼面、機翼下翼面、太陽能電池容置腔；

所述機翼上翼面與所述機翼下翼面圍成飛機翼型；所述機翼上翼面與所述機翼下翼面間的最大相對厚度為13％；所述最大相對厚度處于歸一化機翼弦長的0.324位置處；所述飛機翼型的最大相對彎度為5.32％；所述最大相對彎度處于歸一化機翼弦長的0.5位置處；所述機翼上翼面與機翼下翼面圍成的機翼頭部半徑為1.1％，所述太陽能電池容置腔位于所述機翼上翼面與機翼下翼面圍成的機翼的內部。

本發明的太陽能飛機翼型設計方法及太陽能飛機翼型，通過獲取機翼參考模型的第一翼型參數，并根據設計需求參數確定翼型設計的約束條件，從而根據第一翼型參數以及約束條件，采用遺傳算法和/或數值仿真，確定出滿足設計需求參數且在約束條件的各個閾值范圍內的第二翼型參數，再根據第二翼型參數確定出太陽能飛機翼型。從而使該太陽能飛機翼型適合高升力系數、低雷諾數太陽能飛機使用，且在高空低速環境下飛行的氣動效率高，續航時間長。

附圖說明

圖1為本發明提供的太陽能飛機翼型設計方法的流程圖；

圖2為翼型的典型外形圖；

圖3為本發明提供的太陽能飛機翼型在升力系數(CI＝1)時的壓力分布圖；

圖4為本發明提供的太陽能飛機翼型與Boeing16翼型在升力系數(CI＝1)時下翼面摩擦系數分布圖；

圖5為本發明提供的太陽能飛機翼型的三視圖；

圖6為本發明提供的太陽能飛機翼型與Boeing16翼型的外形對比圖；

圖7為本發明提供的太陽能飛機翼型20％～60％弦長范圍內安裝電池示意圖；

圖8為本發明提供的太陽能飛機翼型與Boeing16翼型的升力隨迎角變化曲線對比圖；

圖9為本發明提供的太陽能飛機翼型與Boeing16翼型的升阻比隨升力變化曲線對比圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。需要說明的是，在附圖或說明書中，相似或相同的元件皆使用相同的附圖標記。

圖1為本發明實施例一提供的太陽能飛機翼型設計方法的流程圖，如圖1所示，該太陽能飛機翼型設計方法包括：

步驟101、獲取機翼參考模型的第一翼型參數。