[发明专利]一种太阳能无人机总体参数确定方法及系统

权利要求书

1.一种太阳能无人机总体参数确定方法，其特征在于步骤如下：

(1)确定无人机的设计输入参数和设计时间点；

(2)设置无人机的迭代初值，包括无人机起飞总重初值m₀和升阻比初值K₀；

(3)根据步骤(1)确定的无人机设计的输入参数，结合重量平衡、功率平衡和能量平衡的关系，计算无人机分系统的重量和起飞总重m_total；

所述计算无人机分系统的重量和起飞总重m_total，步骤如下：

(3.1)根据步骤(1)中的翼展和展弦比，计算参考面积和机体结构重量；

(3.2)根据步骤(1)中的设计升力系数、步骤(2)中的无人机起飞总重初值m₀、步骤(3.1)中的参考面积，按照重量平衡关系，计算无人机巡航速度；

(3.3)根据步骤(2)中的无人机起飞总重初值m₀和升阻比初值K₀、步骤(3.1)中的参考面积、步骤(3.2)中的巡航速度，分别计算无人机爬升段、平飞段和下滑段的飞行所需推进功率，按照功率平衡关系，计算无人机推进系统重量；

(3.4)对步骤(1)中的载荷功率和机载设备功率、步骤(3.3)中的所需推进功率分别关于时间积分，得到无人机的能耗，按照能量平衡关系，根据步骤(1)中的太阳电池光电转换效率、太阳电池面密度、太阳电池组阵损失效率计算太阳电池重量，根据步骤(1)中的蓄电池能重比计算蓄电池重量，根据步骤(1)中的电源控制器功重比、电源控制器效率计算电源控制器重量，根据太阳电池重量和蓄电池重量计算机上线缆重量；

(3.5)根据步骤(1)中的载荷重量和机载设备重量、步骤(3.1)中的结构重量、步骤(3.3)中的推进系统重量、步骤(3.4)中的太阳电池重量、蓄电池重量、电源控制器重量和机上线缆重量，确定起飞总重m_total；

(4)计算步骤(3)得出的无人机起飞总重m_total与步骤(2)无人机起飞总重初值m₀之间的偏差，若该偏差满足设定的重量误差阈值，则进入步骤(5)，否则返回步骤(2)并更新无人机起飞总重初值m₀；

(5)根据步骤(4)满足误差阈值的起飞总重m_total，结合无人机外形约束，计算无人机的外形参数，并确定无人机的升阻比K；

(6)计算步骤(5)所得的升阻比K与步骤(2)迭代初值中升阻比初值K₀之间的偏差，若该偏差满足升阻比误差阈值，则完成对太阳能无人机总体参数的确定，否则返回步骤(2)并更新升阻比初值K₀。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能无人机总体参数确定方法，其特征在于：所述步骤(1)中确定无人机的设计输入参数和设计时间点，无人机的设计输入参数包括飞行日期、飞行纬度、夜航高度、载荷重量、载荷功率、机载设备重量、机载设备功率、设计升力系数、翼展、展弦比、太阳电池光电转换效率、太阳电池面密度、太阳电池组阵损失效率、蓄电池能重比、推进系统功重比、推进系统效率、电源控制器功重比、电源控制器效率，无人机的设计时间点为飞行日期和飞行纬度范围内太阳辐照能量最弱的一天。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能无人机总体参数确定方法，其特征在于：所述步骤(5)中无人机外形约束包括机翼梢根比、机身长度、机身最大截面直径、平尾尾容量、垂尾尾容量、平尾力臂、垂尾力臂。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能无人机总体参数确定方法，其特征在于：所述步骤(5)中确定无人机的升阻比K，步骤如下：

(5.1)根据无人机外形约束计算无人机的外形参数，包括机翼翼根弦长、机翼翼梢弦长、平均气动弦长、平尾面积、垂尾面积；

(5.2)根据步骤(3)中的无人机巡航速度和起飞总重、步骤(5.2)中的参考外形参数，计算无人机的升阻比。