局部更改、迭代的方法，确定最终机翼2、机身I翼型和过渡段曲面31，且机身与机翼的长度及宽度均形成一定比例关系，进而使无人机具有良好的气动外形，该气动布局具有低速高升阻比特性，和良好的飞行性能。这种翼型结构设计可以在飞机的上表面尽量大面积铺设太阳能电池组件，进而能够吸收更多的太阳能，为无人机飞行提供更多的驱动力。
[0038]所述太阳能驱动无人机的展弦比为17.5，该无人机采用大展弦比结构设计，可进一步提高低速升阻比，进而提高低航速的太阳能无人机整体飞行性能。
[0039]本实施例中，所述机翼2设置在所述机身I的首尾方向的中部，并使机翼2垂直于机身I ;当然，此处所说的中部位置并不是指绝对的中间位置。
[0040]本实施例中，所述曲面31处也铺设有太阳能电池组件7，所述曲面31处太阳能电池组件7的形状与所述曲面31的形状匹配。传统的太阳能电池组件基本都具有规则形状的，如矩形的平板结构，很显然，平板结构的太阳能电池组件很难贴合到该曲面31上；为了使太阳能电池组件7能够很好的贴合到曲面31上，本实用新型设计了与该曲面31形状一致的模具，通过该模具来制造相应形状的太阳能电池组件7，这便解决了在曲面31处铺设太阳能电池组件7的难题。
[0041]本实施例中，所述机翼2及所述机身I上表面的所述太阳能电池组件7直接固定在所述骨架上形成上蒙皮；所述机翼2下方覆设的下蒙皮为热缩膜或薄膜太阳能组件。
[0042]参见图4，本实施例中，所述机身I上表面的太阳能电池组件7为整体式封装结构；所述机翼2上表面的太阳能电池组件7为分体式封装结构；且整个无人机上的太阳能电池组件7三等分并联，两机翼各一组太阳能电池组，机身一组太阳能电池组，各组内太阳能电池片串联。
[0043]所述太阳能电池组件7中的电池片为单晶硅电池片，如Sunpower单晶硅电池片，所述太阳能电池组件I的层压方案采用ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)+EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)+单晶硅电池片+TPE (热塑性弹性体)的轻量化封装方式，可以减轻太阳能电池组件的重量，从而提高驱动系统的功率。
[0044]本实施例中，所述储能装置为锂离子电池或锂聚合物电池，如锂离子电池18650A，其封装后体积较小，安装方便，能量密度高，工作可靠。所述储能装置中装配有电源管理模块，其能根据太阳能电池组功率选择最大功率跟踪点(MPPT)，将不稳定的电流收集储存到储能系统中，如锂电池18650A，根据功率及无阳光纯电动飞行需求确定储能容量或数量，设计电源管理系统(BMS)，用于监控太阳能飞机各个电池组及负载工作情况，为能源系统安全性、可靠性提供数据警示。
[0045]参见图5，本实施例中，所述机身I及所述机翼2的骨架均由碳纤维材料制成，如碳纤维梁、肋、长桁、墙。其它结构也主要采用复合材料代替金属，如前后缘及舵面蒙皮采用薄碳纤维布或薄膜类太阳能电池组，上蒙皮采用晶硅或薄膜太阳能电池组，下蒙皮采用热缩膜或薄膜类太阳能电池组，结构保证高比强度、比刚度的同时，保证较轻重量。
[0046]本实施例中的太阳能无人机本体的各尺寸优选为:
[0047]机身I的首尾间距为1210mm，机身I的宽度为1400mm，机身I上的与机翼2连接过渡处的曲面31宽度为280mm，机身I的水平中心线距离地面的高度为460mm ;机翼2两翼尖之间的距离为7000mm，机翼2的宽度为400mm，机翼2与水平面之间的夹角，也即机翼2的向上的反角a的角度为6度，机翼2的最前端距离机身的最前端的水平距离为300mm，机翼2上的螺旋桨3距离机身I的中心轴线1500mm ;方向舵6的高度为450mm，宽度为200mm ;起落架4下方的前轮向前延伸出起落架4的本体170mm。
[0048]与现有太阳能无人机技术相比，本太阳能驱动无人机，采用翼型独立、机身机翼融合的飞翼式结构布局，展弦比为17.5，它具有低速高升阻比特性，在V=llm/s低速水平飞行时，升阻比CL/CD高达22，升阻特性很好，有利于飞行；且可较大面积铺设太阳能电池组件7(包括薄膜电池)，且安装方便。以晶硅类电池片为例，机翼2、机身I都可安装太阳能电池组件7 ;由于机翼2、机身I上表面翼型曲率不大，太阳能电池组件7可以采用胶(如环氧树脂胶)直接粘结于翼肋上缘，或者采用标准件(如螺钉)连接，或标准件、胶组合连接方式。太阳能电池组件7直接充当上蒙皮，在提供动力来源的同时又避免了另加蒙皮，且强度刚度优于其它低速蒙皮，如热缩膜、薄木板等。机翼2、机身I独立翼型设计，可选择性地加大机身I设计空间。本实施例中，太阳能电池组件7在机身I表面的比例较大，约为太阳能电池组件7总面积的1/3 ;而机身I空间增大，则便于安装更多的机载设备，如储能电池、飞控、图传、数据链等，且保证重量更集中于机身I中部，有利于设备安装及飞行滚转惯性力矩控制。
[0049]其他实施方式中，所述机身I首尾距离与所述机翼2宽度的比值为2.5-3.5之间的任意值；两所述机翼2的翼尖之间距离与所述机身I的横向宽度的比值为4.5-5.5之间的任意值，即可以满足该无人机的飞行稳定性。
[0050]另外，根据所述无人机的不同设计尺寸，所述机翼2自翼根到翼尖方向与水平面之间的夹角只要在3-9度之间即可。
[0051]上述【具体实施方式】只是对本实用新型的技术方案进行详细解释，本实用新型并不只仅仅局限于上述实施例，本领域技术人员应该明白，凡是依据上述原理及精神在本实用新型基础上的改进、替代，都应在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种太阳能驱动无人机，包括机身(I )，所述机身(I)的下方两侧分别设有起落架(4 )，所述机身(I)的后方设有升降舵(5 )及方向舵(6 );机翼(2 )，所述机翼(2 )对称设置在所述机身(I)的两侧，两侧的所述机翼(2)上对称设有若干螺旋桨(3);所述机身(I)及所述机翼(2 )的上表面均铺设有太阳能电池组件(7 )，所述太阳能电池组件(7 )与所述螺旋桨(3)及储能装置电连接；其特征在于: 所述机翼(2)及所述机身(I)均为等截面翼型结构，所述机身(I)与所述机翼(2)之间通过曲面(31)进行平滑过渡；所述机身(I)首尾距离与所述机翼(2)宽度的比值为2.5-3.5 ;两所述机翼(2)的翼尖之间距离与所述机身(I)的横向宽度的比值为4.5-5.5。2.根据权利要求1所述的一种太阳能驱动无人机，其特征在于:所述太阳能驱动无人机的展弦比为14~20。3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能驱动无人机，其特征在于:所述机翼(2)设置在所述机身(I)的首尾方向的中部。4.根据权利要求1所述的一种太阳能驱动无人机，其特征在于:所述曲面(31)处铺设有太阳能电池组件，所述曲面(31)处太阳能电池组件的形状与所述曲面(31)的形状匹配。5.根据权利要求1所述的一种太阳能驱动无人机，其特征在于:所述机翼(2)自翼根到翼尖向上翘起，与水平面成3~9度夹角。6.根据权利要求1所述的一种太阳能驱动无人机，其特征在于:所述机翼(2)及所述机身(I)上表面的所述太阳能电池组件直接固定在所述骨架上形成上蒙皮；所述机翼(2)下方覆设的下蒙皮为热缩膜或薄膜太阳能组件。7.根据权利要求6所述的一种太阳能驱动无人机，其特征在于:所述机身(I)上表面的太阳能电池组件为整体式封装结构；所述机翼(2)上表面的太阳能电池组件为分体式封装结构。8.根据权利要求1所述的一种太阳能驱动无人机，其特征在于:所述储能装置为锂离子电池或锂聚合物电池，所述储能装置中装配有电源管理模块。9.根据权利要求1所述的一种太阳能驱动无人机，其特征在于:两侧的所述机翼(2)上分别设有一个所述螺旋桨(3)，所述螺旋桨(3)相对所述机身(I)成对称布置，所述螺旋桨(3)由直流电机驱动。10.根据权利要求1所述的一种太阳能驱动无人机，其特征在于:所述机身(I)及所述机翼(2)的骨架均由碳纤维材料制成。
【专利摘要】本实用新型公开了一种太阳能驱动无人机，包括机身，所述机身的下方两侧分别设有起落架，所述机身的后方设有升降舵及方向舵；机翼，所述机翼对称设置在所述机身的两侧，两侧的所述机翼上对称设有若干螺旋桨；所述机身及所述机翼的上表面均铺设有太阳能电池组件，所述太阳能电池组件与所述螺旋桨及储能装置电连接；所述机翼及所述机身均为等截面翼型结构。本实用新型的无人机采用机身与机翼融合式结构设计，且机身与机翼形成一定比例关系，进而使无人机具有良好的气动外形，从而提高无人机的飞行安全稳定性能；机翼与机身均采用等截面翼型布局，则便于在机翼及机身上铺设更多标准太阳能电池组件，从而吸收更多的太阳能，大大提高无人机的续航时间。
【IPC分类】B64C1/16, B64D27/24, B64C3/32
【公开号】CN204846384
【申请号】CN201520500101
【发明人】陈振, 周祥勇
【申请人】北京汉能创昱科技有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月13日