[發明專利]一種固定翼太陽能飛機

在審

• 申請號: 201710892945.2
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107745819A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 閆俊嶺;黃貽培
• 申請（專利權）人: 重慶科創職業學院
• 主分類號: B64D27/24
• 分類號: B64D27/24;B60L8/00;H02J7/35
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙)11491
• 代理人: 黃耀鈞

1.一種固定翼太陽能飛機，其特征在于，所述固定翼太陽能飛機設置有：

機身；

所述機身的兩側為機翼；

所述機身的尾部為尾翼；

所述機翼和尾翼上封裝有太陽能電池板；所述機翼鋪設太陽能電池板的位置用直線代替原來的曲線，在整個機翼翼面上形成兩個平面，鋪設太陽能電池板；所述尾翼的水平尾翼在兩個翼肋之間鋪設太陽能電池板；所述尾翼的垂直尾翼采用了十字型安裝方式，垂尾未布置太陽能電池板；

所述電池板安裝到機翼骨架涂膠，經匹配電纜線串并聯后與能源管理系統連接，使光伏陣列能在各種不同的日照和溫度環境下智能化地輸出最大功率。

2.如權利要求1所述的固定翼太陽能飛機，其特征在于，所述太陽能電池板的連接方式定為：32片串聯為一組，再3組并聯，形成一個電壓16V，電流16.8A的電池組。

3.如權利要求1所述的固定翼太陽能飛機，其特征在于，在機翼的弦向各布置了2片太陽能電池板，左右機翼共布置了38*2＝76片電池，尾翼布置了16片，共計有96片電池布置在翼面上。

4.如權利要求1所述的固定翼太陽能飛機，其特征在于，所述機翼的翼型設計為MH116，相對厚度12％，相對彎度5.8％。機翼中段為矩形翼，外段3/4處為梯形翼。

5.如權利要求1所述的固定翼太陽能飛機，其特征在于，所述固定翼太陽能飛機的展弦比12.5；副翼面積相對機翼面積取18％，副翼長度為機翼的70％；機翼安裝角應正0-3度；機翼的上反角3度；重心在機翼前緣后的25～30％平均氣動弦長處；機身長度選翼展和機身的比例47.8％；機頭的長度為750毫米；垂直尾翼面積占機翼的10％；方向舵面積為垂直尾翼面積的25％。

6.如權利要求1所述的固定翼太陽能飛機，其特征在于，水平尾翼采用雙凸對稱翼型，水平尾翼的面積應為機翼面積的22％；升降舵的面積為水平尾翼面積的20％；水平尾翼前緣應安裝在距機翼前緣的1240毫米處；焦點在機翼弦長42％處。

7.如權利要求1所述的固定翼太陽能飛機，其特征在于，所述固定翼太陽能飛機對的太陽能飛機動力系統包括：太陽能電池板、能源管理系統、蓄電池、電子調速器、接收機、無刷電機、飛控系統；

太陽能電池板通過電源線與能源管理系統連接，能源管理系統通過導線與蓄電池、電子調速器、接收機飛控系統連接；電子調速器通過導線與無刷電機連接。

8.如權利要求1所述的固定翼太陽能飛機，其特征在于，所述能源管理系統包括核心控制模塊、采樣模塊、驅動模塊、升壓式DC/DC變換器模塊。

9.一種如權利要求1所述固定翼太陽能飛機的能源管理方法，其特征在于，所述能源管理方法包括：根據光伏電池本身的電壓電流值確定最大功率點；采用自尋優的算法，擾動觀察法主要根據光伏電池的P-V特性，通過擾動端電壓來尋找MPPT；通過不斷擾動使太陽能電池輸出功率趨于最大；

單片機采集太陽能電池的輸出電壓和輸出電流及蓄電池的充電電流和開路電壓，通過控制算法改變占空比，調節太陽能電池的輸出電壓和電流，實現太陽能電池在符合馬斯曲線的條件下以最佳功率對蓄電池充電。

10.如權利要求9所述的能源管理方法，其特征在于，所述自尋優具體包括：首先窮舉法全局尋優的過程，在找出全局最大功率點后，采用成功失敗法跟蹤最大功率點；

擾動觀察法的控制器每隔一段時間增加或減少光伏陣列輸出電壓或者電流，比較擾動前后陣列輸出的功率變化，若輸出功率增加，將按照上周期的方向繼續擾動，否則改變擾動方向；

MPPT的跟蹤策略，在啟動或重啟的時候采用窮舉方法進行全局尋優，找到當前最大功率點；通過調整PWM的占空比來改變DC/DC轉換器的降壓比，達到調整太陽能電池陣列工作電壓為最大功率點電壓的目的。