一种可自主调节的平流层飞艇用太阳能电池阵的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明提供一种可自主调节的平流层飞艇用太阳能电池阵，属于航空航天能源系统技术领域。
【背景技术】
[0002]随着空天技术领域的进一步拓展，针对航空、航天结合部使用的平流层飞行器已成为各国研究的重点，在这类飞行器中尤以平流层飞艇最受关注。配置太阳能电池阵和可循环储能系统后的平流层飞艇具有飞行高度高、使用时间长、可区域驻留、对环境污染小等优点，可用于通信中继、预警、侦查监视、高空技术验证等众多领域。目前，应用于平流层飞艇的太阳能电池组件主要是柔性薄膜太阳能电池模块，这种模块组成太阳能电池阵与飞艇上表面连接。飞艇在飞行过程中，太阳能电池阵接收光照产生能量，从而为系统供能，并且当光照垂直照射电池阵表面时，获取的能量最大。但由于太阳高度角在一天内不断变化以及飞艇不能实现大机动滚转飞行，所以太阳能电池阵由于受光照角度的影响而不能充分利用太阳能。因而需通过改变太阳能电池阵的安装方式来最大限度的利用太阳能。
[0003]为此，本发明提供一种可自主调节的平流层飞艇用太阳能电池阵，即太阳能电池阵可随飞行任务进行自主调节，使得太阳能电池阵达到最佳朝向太阳的方位。
【发明内容】
[0004](I)目的:本发明的目的在于提供一种可自主调节的平流层飞艇用太阳能电池阵，该电池阵可随飞行任务进行自主调节，使得太阳能电池阵达到最佳朝向太阳的方位，从而最大限度的利用太阳能。
[0005](2)技术方案:本发明一种可自主调节的平流层飞艇用太阳能电池阵，主要包括:太阳能电池阵、收放绳索、调节电机、状态监控模块、力矩调节装置。其中，太阳能电池阵位于平流层飞艇顶部，底部与蒙皮光滑接触，不连接；收放绳索固定于电池阵沿纵向剖面的左右两边，并沿艇体蒙皮由上而下引入到吊舱内的调节电机上；调节电机主要位于吊舱的顶部，需根据状态监控模块的调节指令，通过旋转调节收放绳索，进而调整电池阵在飞艇表面的位置，以达到最佳朝向太阳的方位；状态监控模块主要用于对任务计算机传递来的飞艇状态参数进行有效解算，转换成电池阵需旋转到的最佳位置参数或角度参数，以及力矩调节装置所在吊舱内所需调整到的新的位置；力矩调节装置为一可滑动结构，可根据状态监控模块的调节指令，调节到新的位置，以平衡电池阵偏转所造成的飞艇倾转力矩。
[0006]上述方案通过收放绳索、调节电机、状态监控模块、力矩调节装置的协同工作，可以使太阳能电池阵始终达到最佳朝向太阳的方位。
[0007]所述的太阳能电池阵，主要由柔性薄膜太阳能电池模块组成，这类模块具有比功率高、结构柔软、对安装基体要求低等优点。由于这类模块具有一定的柔性，使得电池阵可以与艇体光滑接触，而且可以适应在移动过程中由于艇体表面曲率变化而引起的自身变形。
[0008]所述的收放绳索，一端与电池阵相连，另一端与调节电机相连。由于平流层飞艇所处的环境温度较低，所以可以采用耐低温的绳索。进一步，为了减小绳索与艇体的摩擦，对绳索表面的粗糙度需要有一定的要求。
[0009]所述的调节电机在功率上与拉动太阳能电池板所需功率相匹配，电机位于吊舱的顶部，从而节省吊舱内部空间。电机能够接收状态监控模块的调节指令，进而旋转调节收放绳索。
[0010]所述的状态监控模块可以根据飞艇的飞行状态来对调节电机和力矩调节装置发送指令，对它们进行控制。
[0011]所述的力矩调节装置，其结构可由吊舱内质量较大的锂电池、DC/DC变换器等部件组成，这样既不用增加吊舱的额外空间，而且仅通过微幅滑动就可以平衡电池阵偏转所造成的飞艇倾转力矩。
[0012]需要说明的是，电池阵的重量在飞艇的整体重量中所占的比例相对较少，不会影响飞艇的浮重平衡，并且电池阵在实际调节过程中的角度不会太大，因而对飞艇的力矩特性改变也不会存在明显影响，并且有力矩调节装置的调节保护。
[0013]本发明一种可自主调节的平流层飞艇用太阳能电池阵，其基本研制流程如下:
1.根据飞艇能量需求，将柔性太阳能电池模块连接成一定面积的太阳能电池阵，保证太阳能电池阵连成一个有效整体，并在太阳能电池阵两侧预留出收放绳索安装的位置。同时，对电池阵背面进行处理，使其底部与蒙皮光滑接触。；
2.对耐低温绳索与艇体接触的部分进行光滑处理，尽可能减小其与艇体的摩擦。同时，将收放绳索与电池阵左右两端进行连接；
3.选择与拉动电池板所需功率相匹配的调节电机，并将电机安装在吊舱的顶部。同时，将收放绳索的另一端与调节电机相连；
4.将吊舱内质量较大的锂电池、DC/DC变换器等部件封装成可滑动的力矩调节装置；
5.设计飞艇的状态监控模块，使其能够通过飞行控制计算机中的飞艇状态参数进行有效解算，转换成电池阵需旋转到的最佳位置参数或角度参数，以及力矩调节装置所在吊舱内所需调整到的新的位置；
6.将状态监控模块分别与上述的调节电机和力矩调节装置进行关联，即通过状态控制模块传出的控制指令可以有效地对电机和力矩调节装置进行调节，进而使太阳能电池阵始终处于最佳太阳角的方位；
7.对整套装置进行试验测试，并根据试验结果进行修正；
(3)优点及功效:本发明一种可自主调节的平流层飞艇用太阳能电池阵，主要包括:太阳能电池阵、收放绳索、调节电机、状态监控模块、力矩调节装置。状态监控模块对飞行计算机中飞艇的状态参数进行解算，得出电池阵需旋转到的最佳位置参数或角度参数，以及力矩调节装置所在吊舱内所需调整到的新的位置，并将指令传给调节电机和力矩平衡装置，调节电机接收指令并收放绳索使太阳能电池阵移动到最佳位置。与此同时，力矩调节装置接收指令而进行相应位移的滑动，以平衡电池阵移动过程中所产生的扭转力矩。整个装置可实现电池阵的铺设位置的自主调节，始终使电池阵处于太阳光照的最佳位置，进而可最大限度的利用太阳能，在平流层飞艇上使用具有明显优势。
[0014]【附图说明】: 图1为本发明一种可自主调节的平流层飞艇用太阳能电池阵结构示意图；
图2为一种可自主调节的平流层飞艇用太阳能电池阵的实现过程图；
图中标号说明如下:
1.太阳能电池阵，2.收放绳索，
3.调节电