[發明專利]一種基于太陽能無人機的臨近空間持久駐留無人系統

在審

• 申請號: 202211098012.3
• 申請日: 2022-09-08
• 公開（公告）號: CN116080911A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 車東霞;張凱;佟陽;郭有光;仲維國
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: B64D27/24
• 分類號: B64D27/24;B64U50/31
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 程何

一種基于太陽能無人機的臨近空間持久駐留無人系統，屬于航空航天技術領域。本發明依附于太陽能無人機飛行，無需起落裝置，有利于機身一體化外形設計，有效降低了無人平臺系統重量，同時有效緩解了對流層復雜氣象環境對無人平臺系統的嚴苛設計要求；本發明可充分利用太陽能無人機吸取的多余能量作為能量輸入，僅利用自身攜帶的蓄電池便可實現在20km高度以上臨近空間的持久駐留，能夠彌補太陽能無人機現階段夜間巡航高度較低的不足；本發明與太陽能無人機間的交互工作模式，可有效緩解太陽能無人機夜間負載壓力，有利于提高太陽能無人機夜間巡航高度，為太陽能無人機掛載應用提供了一種新思路。

技術領域

本發明涉及一種基于太陽能無人機的臨近空間持久駐留無人系統，屬于航空航天技術領域。

背景技術

高空太陽能無人機采用太陽能作為主要能量來源，白天利用太陽電池將吸收的光能轉換為電能，維持正常飛行，同時將多余的能量儲存為蓄電池的電能和高度勢能。夜晚，再通過蓄電池的電能和降高度滑翔持續飛行。

按照現階段太陽電池和儲能蓄電池的發展水平，在光照條件充足的夏季，太陽能無人機白天可吸收的能量基本過剩，在滿足無人機正常飛行以及儲能蓄電池充電供給的前提下，依然存在部分能量浪費的情況。同時，受儲能蓄電池能量密度的限制，現階段太陽能無人機需采用“日間爬升儲能、夜間降高釋能”的典型高度剖面，通過高度調節滿足持久飛行的需要，在這一過程中，其夜間巡航高度一般會降低至18km以下，尚不具備臨近空間持久駐留的能力。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種基于太陽能無人機的臨近空間持久駐留無人系統，依托太陽能無人機平臺而存在，依附太陽能無人機平臺作為其充電站，可充分利用太陽能無人機機翼表面鋪設的太陽電池在夏季產生的多余能量，實現臨近空間的持久駐留。

本發明的技術解決方案是：一種基于太陽能無人機的臨近空間持久駐留無人系統，包括一體化機身、太陽能無人機對接裝置以及位于一體化機身兩側和尾部的螺旋槳；所述太陽能無人機對接裝置用于與太陽能無人機安裝對接；所述一體化機身上設有若干功能系統，包括：

能源動力系統，包括可充放電蓄電池、電動機；以及

能源交互系統，用于對太陽能無人機上太陽電池發電量和能源動力系統中蓄電池的實時電量進行監測，根據實時情況，判斷是否對無人平臺系統進行充電；以及

信息交互系統，用于與太陽能無人機之間的姿態、位置、指令信息傳輸；以及

控制交互系統，用于接收太陽能無人機的指令控制，所述指令控制包括對接和脫離控制；以及

導航飛控系統，用于無人系統全過程自主飛行控制；以及

機載測控系統，用于無人系統的遙測、遙控、跟蹤定位和信息回傳；以及

任務系統，用于裝載各類載荷以執行對應任務；以及

電氣系統，用于無人系統機載設備間的互通互聯。

進一步地，所述一體化機身采用蜂鳥狀飛翼外形，機身上表面采用扁平流線形。

進一步地，所述對接裝置布置于機身前側上表面靠近頭部的位置。

進一步地，所述螺旋槳分別布置于機身左右兩側涵道內部以及機身后側尾部。

進一步地，所述蓄電池、導航飛控系統、機載測控系統、任務系統布置于一體化機身下側機腹內部；所述電氣系統分布于一體化機身內側。

進一步地，所述一體化機身采用輕質碳纖維復合材料，所述太陽能無人機對接裝置采用銷釘-錐孔結構方式，同時裝設充電接口和電連接器。

進一步地，所述控制交互系統與太陽能無人機的飛行控制系統結合，用于太陽能無人機對臨近空間持久駐留無人系統的指令控制。