[发明专利]一种采用立体化布局设计的太阳能飞行器

说明书

本发明公开了一种采用立体化布局设计的太阳能飞行器，包括前机翼、后机翼、机身、垂直安定面；前机翼设置有上反角与后掠角，并且前机翼与后机翼通过翼尖帆翼连接，形成封闭的三角形结构；垂直安定面可拆卸设置于后机翼底部；机身与前机翼可拆卸连接，并且机身向后延伸至与垂直安定面相连。本发明采用立体化布局设计思想的太阳能飞行器，通过新式设计在充分解决传统太阳能飞行器尺度偏大问题的同时，大幅提高结构效率，有效增强平台的结构刚度，并提高单位尺度上的太阳能利用率及整体气动效率，进而提升该类飞行器实现跨昼夜长时飞行的可行性和载荷能力。

技术领域

本发明涉及航空航天结构技术领域，更具体的说是涉及一种采用立体化布局设计的太阳能飞行器。

背景技术

以太阳能作为未来飞行器的辅助能源甚至主要能源，是人类发展具有方向性和前沿性的重要研究目标。太阳能飞行器是在上世纪70年代随着太阳能电池成本的降低而出现，由于太阳能飞行器飞行不需要自带燃料，为长航时飞行创造了条件，因此，不少发达国家均致力于将太阳能作为能量来源的高空长航时飞行器的研发。

目前的太阳能飞行器主要采用太阳能光伏电池作为主要的供电部件，为获取更多的太阳能能源，一个可行的办法是增加太阳能电池片的铺设面积，这势必会加大太阳能飞行器的外形尺寸，但是过大的尺寸为太阳能飞行器的结构设计带来极大的难题，机场的跑道尺寸、太阳能飞行器的制造与运输往往限制着太阳能飞行器的尺寸；同时为了延长航时，太阳能飞行器大多采用较弱的结构设计以降低重量，故其往往伴随严重的气动弹性问题，导致飞行稳定性、气动效率及操纵效率下降，甚至引发事故。

为此，如何提供一种尺寸与结构相容性良好的太阳能飞行器是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明采用立体化布局设计思想的太阳能飞行器，通过新式设计在充分解决传统太阳能飞行器尺度偏大问题的同时，大幅提高结构效率，有效增强平台的结构刚度，并提高单位尺度上的太阳能利用率及整体气动效率，进而提升该类飞行器实现跨昼夜长时飞行的可行性和载荷能力。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种采用立体化布局设计的太阳能飞行器，包括前机翼、后机翼、机身、和垂直安定面；

所述前机翼设置有上反角与后掠角，并且所述前机翼与所述后机翼通过翼尖帆翼连接，形成封闭的三角形结构；所述垂直安定面可拆卸设置于所述后机翼底部；所述机身与所述前机翼可拆卸连接，并且所述机身向后延伸至与所述垂直安定面相连。

上述技术方案的有益效果是：本发明前机翼上反并且后掠与后机翼在翼尖处相连，不管是前视平面还是俯视平面，机翼翼面都形成封闭的三角形结构，提升了整体机构的刚度与稳定性。

优选的，在上述一种采用立体化布局设计的太阳能飞行器中，所述机身与所述垂直安定面相匹配设置，并且所述机身与所述垂直安定面分散设置于所述前机翼与所述后机翼之间。

上述技术方案的有益效果是：机身与垂直安定面分散支撑于前后机翼之间，各部件之间相互连接形成封闭立体结构，借助于三角形结构的稳定性与类桁架式结构设计，提升整体机构刚度，可降低气动效率损失，降低结构重量与提高抗突风能力。

优选的，在上述一种采用立体化布局设计的太阳能飞行器中，所述垂直安定面顶部设置有短舱，所述短舱位于所述垂直安定面与所述后机翼之间，实现所述垂直安定面与所述后机翼的连接，并且所述短舱前端设置有动力系统。

上述技术方案的有益效果是：垂直安定面为固定的翼面，短舱不仅可以连接后机翼翼面与垂直安定面，同时能够用于装载设备的舱室结构。

进一步地，所述动力系统包括电机、螺旋桨电子调速器等设备，用于为太阳能飞行器的运行提供动力。