一种太阳能驱动无人机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种太阳能驱动航空器技术领域，特别是涉及一种太阳能驱动无人机。
【背景技术】
[0002]太阳能驱动无人机是以太阳辐射能作为飞行动力的一种航空器，是对太阳能驱动在航空交通方面的验证。它的动力装置通常由太阳能电池组、电动机、螺旋桨和控制系统组成，由于太阳能无人机只需接受到太阳光的辐射，就有飞行动力的来源，所以其飞行时间可以更长，且无燃油动力噪音，无环境污染，是非常理想的长航时飞行器，在军事侦察和民用通信等方面将具有非常大的应用前景。目前，世界各国也都在争先研制太阳能无人机，争取在这一领域占取领先地位。
[0003]由于太阳能无人机仅靠自身吸收太阳能，并将其转化为电能后提供动力，且要将吸收的多余太阳能储存供夜间飞行，因此要在无人机的机身及机翼上安装足够的太阳能电池组件，如美国太阳神号，是一种完全机翼式布局；而瑞士太阳驱动号、英国西风号则为式常规布局；为了能够吸收较多的太阳能，这些无人机的机翼设计的都比较长，并将电池板铺设在机翼的上表面。他们只考虑了电池片安装的便利性，并使太阳能无人机机身相对机翼所占的比例都很小，甚至是基本没有机身，这就会严重降低无人机飞行稳定性及气动性能，操控困难。
[0004]若是将太阳能无人机设计成常规飞机的机翼、机身尾翼组合式布局结构，则会使太阳能电池铺设面积受飞机曲面曲率限制，可铺设太阳能电池的面积占整个飞机表面的比例较小，其所吸收的太阳能不足以为无人机提供全天候的飞行动力；另外，由于常规飞机的机身、机翼曲率较大，这种结构不仅不便于安装太阳能电池组件，且所安装的电池板受机身曲率影响，并不能得到太阳光的直射，降低了光电转化效率，进一步限制了太阳能无人机的续航时间。
【实用新型内容】
[0005]为此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种既能够最大限度的提高太阳光利用率，同时又能够避免纯机翼式布局分飞行稳定性较差的太阳能驱动无人机。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0007]—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，所述机身与所述机翼之间通过曲面进行平滑过渡；所述机身首尾距离与所述机翼宽度的比值为2.5-3.5 ;两所述机翼的翼尖之间距离与所述机身的横向宽度的比值为4.5-5.5。
[0008]所述太阳能驱动无人机的展弦比为14~20。
[0009]所述机翼设置在所述机身的首尾方向的中部。
[0010]所述曲面处铺设有太阳能电池组件，所述曲面处太阳能电池组件的形状与所述曲面的形状匹配。
[0011]所述机翼自翼根到翼尖向上翘起，与水平面成3~9度夹角。
[0012]所述机翼及所述机身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；所述机翼下方覆设的下蒙皮为热缩膜或薄膜太阳能组件。
[0013]所述机身上表面的太阳能电池组件为整体式封装结构；所述机翼上表面的太阳能电池组件为分体式封装结构。
[0014]所述太阳能电池组件中的电池片为单晶硅电池片，所述太阳能电池组件的层压方案采用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)的封装方式。
[0015]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。
[0016]两侧的所述机翼上分别设有一个所述螺旋桨，所述螺旋桨相对所述机身成对称布置，所述螺旋桨由直流电机驱动。
[0017]所述机身及所述机翼的骨架均由碳纤维材料制成。
[0018]本实用新型的有益效果:
[0019]1.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，这种结构设计克服了纯机翼型无人机飞行时纵向稳定性差的问题，从而提高本实用新型无人机的飞行安全性能。由于等截面曲面可沿弯曲方向展成平面，将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。
[0020]2.本实用新型的太阳能驱动无人机采用大展弦比结构设计，且其展弦比为14~20，这种设计方案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。
[0021]3.本实用新型无人机的机翼设置在机身的首尾方向的中部，机翼受气流上下震动时对机翼与机身连接处的载荷比较对称，进而提高整个无人机的结构刚度。
[0022]4.本实用新型的机翼与机身过渡处的曲面上也铺设有太阳能电池组件，且该处太阳能电池组件的形状与曲面的形状匹配。这种设计可以进一步提高机身上太阳能电池组件的铺设面积，提高太阳能的吸收量，进而产生更多的驱动能量，延长续航时间。
[0023]5.本实用新型的机翼的自由端向上翘起一定角度，这种机翼上反一定角度的设计，有利于提高无人机飞行时的横向稳定性。
[0024]6.本实用新型的机身上表面的太阳能电池组件为整体式结构；机翼上表面的太阳能电池组件为分体式结构。由于本实用新型机身的上表面结构规整，基本成矩形结构，将铺设在机身上的太阳能电池组设置为整体封装结构则便于组装，提高装配效率；而本实用新型的太阳能无人机采用的是大展弦比设计，两机翼的翼展较长，将机翼上的太阳能电池组件分体式封装设计，则便于每块电池组的拆卸，便于局部太阳能电池组件出现问题时及时更换。
[0025]7.本实用新型的太阳能电池组件中的电池片为单晶硅电池片，且太阳能电池组件的层压方案采用ETFE+EVA+单晶硅电池片+TPE的轻量化封装方式。采用单晶硅电池片可以提高光电转化效率，而轻量化设计方案则可以机进减轻太阳能电池组件重量，进而降低无人机的自身重量。
[0026]8.本实用新型的储能装置为锂离子电池或锂聚合物电池，且该储能装置中装配有电源管理模块。锂离子电池或锂聚合物电池的能量密度高，工作可靠，且封装后的体积较小，便于安装；而电源管理模块则能有效监控太阳能无人机各个电池组及负载工作情况，为电源系统的安全性、可靠性提供数据警示。
[0027]9.本实用新型的机身及机翼的骨架均由轻质的碳纤维材料制成，并将太阳能电池组件直接固定在该骨架的上表面，这种设计可以进一步减轻本实用新型无人机的自重，从而能够携带更多的设备飞行，提高本实用新型无人机的应用领域；另外，在机翼骨架的下方可以覆盖一层薄膜太阳能组件，该薄膜太阳能组件能够吸收反射光，并将其转化成电能，进而进一步提高太阳光的吸收利用率。
【附图说明】
[0028]为了使实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
[0029]图1是本实用新型的太阳能驱动无人机主视图的结构示意图；
[0030]图2是本实用新型的太阳能驱动无人机俯视图的结构不意图；
[0031]图3是本实用新型的太阳能驱动无人机左视图的结构示意图；
[0032]图4是本实用新型的机翼、机身上装配太阳能电池组件的结构示意图；
[0033]图5是本实用新型的机翼、机身骨架的结构示意图。
[0034]图中附图标记表示为:
[0035]1-机身；2_机翼；3_螺旋桨；31_曲面；4_起落架；5_升降舵；6_方向舵；7_太阳能电池组件。
【具体实施方式】
[0036]参见图1-4，一种太阳能驱动无人机，包括机身1，所述机身I的下方两侧分别设有起落架4，所述起落架4由铝合金制成；所述机身I的后方设有升降舵5及两个方向舵6 ;两所述方向舵6分别铰接在所述机身I的尾部两侧，所述升降舵5铰接在所述机身I尾部上方；还包括对称设置在所述机身I的两侧的机翼2，所述机翼2分别设有一个螺旋桨3，两所述螺旋桨3相对所述机身I成对称布置；当然，根据情况，所述螺旋桨3还可以设置若干个，只要对称布置即可。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；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，且所述机身I首尾距离与所述机翼2宽度的比值为3 ;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5。
[0037]所述机身I及机翼2均采用等截面的飞翼式布局结构，也即所述机身I的首尾方向的截面与所述机翼2的宽度方向的截面均为翼型结构；机翼2、机身I的设计方法相同，均从翼型库中选好翼型，之后机身1、机翼2分别等截面成型，翼身融合段采取小曲率曲面31过渡的原则，经全机气动分析(CFD)及翼型