基本信息
- 项目名称：
- 仿鸥式翼太阳能飞机的设计与样机制作
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 1、太阳能飞机的意义非凡，特别是长航时太阳能飞机，可用于高空（大于20000米）进行长时间的飞行，用于通讯、侦察、监视、资源勘探等，甚至代替卫星，但比发射卫星的成本低许多，将来在民用、军用领域都将有巨大应用价值和广阔的前景。2、使用绿色环保新能源，低碳概念，符合国家发展战略，符合能源使用的发展趋势、缓解能源危机。
- 详细介绍：
- 我们所设计的太阳能飞机有以下几个特点：1、仿生学运用，气动效率高。模仿海鸥翅膀构造，它飞行时速度低，可以慢速滑翔，只要有一点飞行速度或上升气流，就足以维持飞行，节省能量。本太阳能飞机将机翼翼型仿照海鸥翅膀截面形状，使得飞机具有更高的气动效率，达到降低飞机耗能的目的，使飞机耗能少。其技术关键是使飞机完全靠自身太阳能电池板供电就可使飞机长时间飞行。2、尺寸小。本课题设计制作的太阳能飞机尺寸小，重量轻。3、采用新型太阳能薄膜电池。使用专门的高效太阳能薄膜电池，能量转换效率高。4、结构新。大量使用碳纤维材料，并将机翼设计成双梁结构，并且全部贴碳片提高强度，大大提高了机翼强度。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：一、积累研究经验，为今后太阳能飞机的研究和发展提供结构、气动的参考方向。二、证明可再生能源和清洁能源技术的潜力，使太阳能飞机向实用化方向发展，并向社会推广普及。思路是首先了解海鸥的飞行特点，设计出具有仿生机翼的样机，使之更符合空气动力学，然后加工出试验样机。希望飞机只需少量太阳能电池板提供的电力就足以维持长时间的飞行，最终实现高效率、长航时自主飞行，能加装有效载荷并投入运用。创新点：1、 仿生学运用，气动效率高。据研究，滑翔技巧超群的应数海鸥，它滑翔时的飞行速度，仅19公里每小时，是滑翔速度最慢的鸟类，只要有一点上升气流，就足可以托住它不至掉下，而且巧妙地利用气流慢慢悠悠地滑翔。因而我们将机翼翼型仿照海鸥翅膀截面形状，使得飞机外形更符合空气动力学，达到降低飞机耗能的目的，使飞机耗能少。其技术关键是使太阳能飞机完全靠自身太阳能电池板发电使飞机长时间飞行。 体积小。我们所设计制作的太阳能飞机形体小。要将太阳能飞机送上蓝天，必须严格控制整机重量，所以我们将大量使用碳纤维材料，使用专门的太阳能薄膜电池，线路连接上使用特制的导电胶带。 结构新。小型太阳能飞机对机翼的强度要求非常严格。对于一般航模飞机，其机翼只需承担模型飞机的飞行重量及相应的气动载荷。而太阳能飞机还要额外承担太阳能电池板的载荷。将机翼设计成双梁结构，并且全部贴碳片提高强度，大大提高了机翼强度。
科学性、先进性
- 我们所设计的太阳能飞机主要是使它能够长航时飞行。而与现在国内外一些设计太阳能飞机的不同之处有：1、尺寸比较小；2、质量更轻，利于飞行；3、具有长航时的特点；4、飞机外形更符合空气动力学（运用海鸥仿生学），有利于提高飞行性能和增加飞行时间；5、使用新型高效率太阳能薄膜电池。
获奖情况及鉴定结果
- 参加了2010年山东省莱芜市“雪野湖”杯全国航模锦标赛。（注：由于天气原因，没有拍摄飞行视频和举行现场表演，未获奖） 二、参加了深圳电动汽车车展会，并受到好评。
作品所处阶段
- 实验室阶段，样机已经做出，已经试飞过，未录制视频录像
技术转让方式
- 专利转让
作品可展示的形式
- 1、实物、产品2、模型 图纸3、图片4、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 机是通过遥控操纵飞行的，与航模相比，除了提供能源的方式不同之外，其他与航空模型一样，而且与一般太阳能飞机不同的是，它具有尺寸小、重量轻、运用仿生翼型和长航时等特点。该太阳能飞机投入使用后，可用于气象探测、侦察、巡逻以及收集信息等。 太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。如果飞机能完全依靠太阳能飞行，那么将会缓解能源危机这一问题，而且不会污染环境，符合当今世界提倡的可持续发展思想。 在不久的将来，化石燃料将会终结，太阳能将会是主要能源。所以在不久的将来，不仅仅是飞机靠太阳能来飞行，还有许许多多的能源来源都得依靠太阳能。所以那时人们的生活将离不开太阳能，因而发展长航时太阳能飞机将会具有潜在的经济价值。
同类课题研究水平概述
- 太阳能飞机已有30多年的历史，总体来说还处于试验阶段。近几年在国内外的发展情况如下： 国外近些年主要有以下几架比较好的太阳能飞机：1、.Sunbeam I 太阳能飞机；2、 SoLong太阳能飞机；3、墨卡托（Mecrator）太阳能飞机；4. HELIPLAT太阳能飞机；5、"太阳神"（Helios）太阳能飞机；6、SOLAR IMPULSE太阳能飞机。这六架飞机都是非常出名的太阳能飞机，它们飞行的时间都比较长，也实现了载人。但是离民用还用一段距离，因为太阳能电池板的转换率很低，一定面积的太阳能电池板转换的电能很低，难以载起较重的物体，而如果增加电池板的数量来增加总的电能，又会增加飞机的重量（电池板很重，占太阳能飞机总重量的44%左右），会更加不利于飞行。所以想提高太阳能飞机的飞行时间除了增加电池板的转换率，还有就是设计更好的气动布局以及运用更轻、更牢固的材料。 我国对太阳能飞机的研究起于近几年，虽然时间很短，但是也取得了较好的成就。在2002年珠海航展上展出的“绿色先锋”太阳能飞机，它是一架“复合飞翼”式太阳能无人机模型。 该机1／2比例的技术验证机续航速度每小时60公里，续航时间大于10小时，活动半径大于10公里，设计升限5000米。相信整机实现试飞时，这些数据都将大大超过技术验证机的水平。 综合以上，我们知道太阳能飞机的发展趋势是： 太阳能飞机将采用新布局、新材料和新工艺来提高飞机结构效率和气动效率，降低飞机的重量，减小飞机的尺寸，提高载荷能力。发展新的飞行控制技术，提高飞机的安全性和可靠性。发展小型的太阳能无人机，并向微型化发展。 能源系统将采用更高效的太阳电池和储能器。单晶硅太阳电池的效率将逐步提高，此外高效柔性薄膜太阳电池可与机体曲面贴合。高能量密度和高效率的储能器技术将大大降低全机重量。 三、太阳能飞机的推进系统将采用新型高效的电机和螺旋桨。HELIPLAT项目已经在研制一种更为高效的轴向磁通电机，它低速大转矩特性和高的功率重量比将显著提高推进系统的效率并降低其重量。低雷诺数空气动力学的发展将逐步提高螺旋桨的效率。
