基本信息
- 項目名稱：
- 仿鷗式翼太陽能飛機的設(shè)計與樣機制作
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 1、太陽能飛機的意義非凡，特別是長航時太陽能飛機，可用于高空（大于20000米）進行長時間的飛行，用于通訊、偵察、監(jiān)視、資源勘探等，甚至代替衛(wèi)星，但比發(fā)射衛(wèi)星的成本低許多，將來在民用、軍用領(lǐng)域都將有巨大應用價值和廣闊的前景。2、使用綠色環(huán)保新能源，低碳概念，符合國家發(fā)展戰(zhàn)略，符合能源使用的發(fā)展趨勢、緩解能源危機。
- 詳細介紹：
- 我們所設(shè)計的太陽能飛機有以下幾個特點：1、仿生學運用，氣動效率高。模仿海鷗翅膀構(gòu)造，它飛行時速度低，可以慢速滑翔，只要有一點飛行速度或上升氣流，就足以維持飛行，節(jié)省能量。本太陽能飛機將機翼翼型仿照海鷗翅膀截面形狀，使得飛機具有更高的氣動效率，達到降低飛機耗能的目的，使飛機耗能少。其技術(shù)關(guān)鍵是使飛機完全靠自身太陽能電池板供電就可使飛機長時間飛行。2、尺寸小。本課題設(shè)計制作的太陽能飛機尺寸小，重量輕。3、采用新型太陽能薄膜電池。使用專門的高效太陽能薄膜電池，能量轉(zhuǎn)換效率高。4、結(jié)構(gòu)新。大量使用碳纖維材料，并將機翼設(shè)計成雙梁結(jié)構(gòu)，并且全部貼碳片提高強度，大大提高了機翼強度。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 目的：一、積累研究經(jīng)驗，為今后太陽能飛機的研究和發(fā)展提供結(jié)構(gòu)、氣動的參考方向。二、證明可再生能源和清潔能源技術(shù)的潛力，使太陽能飛機向?qū)嵱没较虬l(fā)展，并向社會推廣普及。思路是首先了解海鷗的飛行特點，設(shè)計出具有仿生機翼的樣機，使之更符合空氣動力學，然后加工出試驗樣機。希望飛機只需少量太陽能電池板提供的電力就足以維持長時間的飛行，最終實現(xiàn)高效率、長航時自主飛行，能加裝有效載荷并投入運用。創(chuàng)新點：1、 仿生學運用，氣動效率高。據(jù)研究，滑翔技巧超群的應數(shù)海鷗，它滑翔時的飛行速度，僅19公里每小時，是滑翔速度最慢的鳥類，只要有一點上升氣流，就足可以托住它不至掉下，而且巧妙地利用氣流慢慢悠悠地滑翔。因而我們將機翼翼型仿照海鷗翅膀截面形狀，使得飛機外形更符合空氣動力學，達到降低飛機耗能的目的，使飛機耗能少。其技術(shù)關(guān)鍵是使太陽能飛機完全靠自身太陽能電池板發(fā)電使飛機長時間飛行。 體積小。我們所設(shè)計制作的太陽能飛機形體小。要將太陽能飛機送上藍天，必須嚴格控制整機重量，所以我們將大量使用碳纖維材料，使用專門的太陽能薄膜電池，線路連接上使用特制的導電膠帶。 結(jié)構(gòu)新。小型太陽能飛機對機翼的強度要求非常嚴格。對于一般航模飛機，其機翼只需承擔模型飛機的飛行重量及相應的氣動載荷。而太陽能飛機還要額外承擔太陽能電池板的載荷。將機翼設(shè)計成雙梁結(jié)構(gòu)，并且全部貼碳片提高強度，大大提高了機翼強度。
科學性、先進性
- 我們所設(shè)計的太陽能飛機主要是使它能夠長航時飛行。而與現(xiàn)在國內(nèi)外一些設(shè)計太陽能飛機的不同之處有：1、尺寸比較?。?、質(zhì)量更輕，利于飛行；3、具有長航時的特點；4、飛機外形更符合空氣動力學（運用海鷗仿生學），有利于提高飛行性能和增加飛行時間；5、使用新型高效率太陽能薄膜電池。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 參加了2010年山東省萊蕪市“雪野湖”杯全國航模錦標賽。（注：由于天氣原因，沒有拍攝飛行視頻和舉行現(xiàn)場表演，未獲獎） 二、參加了深圳電動汽車車展會，并受到好評。
作品所處階段
- 實驗室階段，樣機已經(jīng)做出，已經(jīng)試飛過，未錄制視頻錄像
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 1、實物、產(chǎn)品2、模型 圖紙3、圖片4、樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 機是通過遙控操縱飛行的，與航模相比，除了提供能源的方式不同之外，其他與航空模型一樣，而且與一般太陽能飛機不同的是，它具有尺寸小、重量輕、運用仿生翼型和長航時等特點。該太陽能飛機投入使用后，可用于氣象探測、偵察、巡邏以及收集信息等。 太陽能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源。如果飛機能完全依靠太陽能飛行，那么將會緩解能源危機這一問題，而且不會污染環(huán)境，符合當今世界提倡的可持續(xù)發(fā)展思想。 在不久的將來，化石燃料將會終結(jié)，太陽能將會是主要能源。所以在不久的將來，不僅僅是飛機靠太陽能來飛行，還有許許多多的能源來源都得依靠太陽能。所以那時人們的生活將離不開太陽能，因而發(fā)展長航時太陽能飛機將會具有潛在的經(jīng)濟價值。
同類課題研究水平概述
- 太陽能飛機已有30多年的歷史，總體來說還處于試驗階段。近幾年在國內(nèi)外的發(fā)展情況如下： 國外近些年主要有以下幾架比較好的太陽能飛機：1、.Sunbeam I 太陽能飛機；2、 SoLong太陽能飛機；3、墨卡托（Mecrator）太陽能飛機；4. HELIPLAT太陽能飛機；5、"太陽神"（Helios）太陽能飛機；6、SOLAR IMPULSE太陽能飛機。這六架飛機都是非常出名的太陽能飛機，它們飛行的時間都比較長，也實現(xiàn)了載人。但是離民用還用一段距離，因為太陽能電池板的轉(zhuǎn)換率很低，一定面積的太陽能電池板轉(zhuǎn)換的電能很低，難以載起較重的物體，而如果增加電池板的數(shù)量來增加總的電能，又會增加飛機的重量（電池板很重，占太陽能飛機總重量的44%左右），會更加不利于飛行。所以想提高太陽能飛機的飛行時間除了增加電池板的轉(zhuǎn)換率，還有就是設(shè)計更好的氣動布局以及運用更輕、更牢固的材料。 我國對太陽能飛機的研究起于近幾年，雖然時間很短，但是也取得了較好的成就。在2002年珠海航展上展出的“綠色先鋒”太陽能飛機，它是一架“復合飛翼”式太陽能無人機模型。 該機1／2比例的技術(shù)驗證機續(xù)航速度每小時60公里，續(xù)航時間大于10小時，活動半徑大于10公里，設(shè)計升限5000米。相信整機實現(xiàn)試飛時，這些數(shù)據(jù)都將大大超過技術(shù)驗證機的水平。 綜合以上，我們知道太陽能飛機的發(fā)展趨勢是： 太陽能飛機將采用新布局、新材料和新工藝來提高飛機結(jié)構(gòu)效率和氣動效率，降低飛機的重量，減小飛機的尺寸，提高載荷能力。發(fā)展新的飛行控制技術(shù)，提高飛機的安全性和可靠性。發(fā)展小型的太陽能無人機，并向微型化發(fā)展。 能源系統(tǒng)將采用更高效的太陽電池和儲能器。單晶硅太陽電池的效率將逐步提高，此外高效柔性薄膜太陽電池可與機體曲面貼合。高能量密度和高效率的儲能器技術(shù)將大大降低全機重量。 三、太陽能飛機的推進系統(tǒng)將采用新型高效的電機和螺旋槳。HELIPLAT項目已經(jīng)在研制一種更為高效的軸向磁通電機，它低速大轉(zhuǎn)矩特性和高的功率重量比將顯著提高推進系統(tǒng)的效率并降低其重量。低雷諾數(shù)空氣動力學的發(fā)展將逐步提高螺旋槳的效率。
