[发明专利]一种减小太阳能无人机重量和尺寸的日间爬升飞行方法

摘要

本发明公开了一种减小太阳能无人机重量和尺寸的日间爬升飞行方法，属于飞行器设计领域。本发明以24小时为一个周期，在日出时刻t1至二次电源充满电时刻，太阳能无人机在正常巡航高度定高巡航；自二次电源充满电时刻开始，无人机充分利用剩余太阳能爬升飞行；在爬升至指定高度后开始带动力下降，至二次电源开始参与供电时刻，开始无动力下滑，直至下滑到正常巡航高度；在正常巡航高度利用二次电源提供的能量定高越夜巡航至次日日出时刻，一天的循环周期结束，进入下一个循环。本发明通过采用正午之后爬升再下降的飞行策略，减小对二次电源的能量需求，代替部分二次电源的重量，从而减小太阳能无人机的设计重量和尺寸，提高方案可行性。

主权项

1.一种减小太阳能无人机重量和尺寸的日间爬升飞行方法，其特征在于：以24小时为一个周期，采用“低限巡航—充分爬升—缓慢下降—低限巡航”的飞行方式，在日出时刻t1至二次电源充满电时刻，太阳能无人机在正常巡航高度定高巡航；自二次电源充满电时刻开始，无人机充分利用剩余太阳能爬升飞行，将太阳能以高度的形式存储；所述的剩余太阳能是指在二次电源满电的情况下，太阳能电池阵能够提供的所有能量，除了固定设备和载荷的功率提取，都用来爬升飞行，即以位能形式存储太阳能；在爬升至指定高度后开始带动力下降，此时二次电源不工作，所述的指定高度是指剩余爬升率为0的时刻无人机爬升的高度；这一过程中，太阳能电池在满足机载设备和任务载荷功率提取的基础上为推进系统供电，二次电源不工作，随着太阳能电池阵可用功率的减小，无人机可用于飞行的功率逐渐减小，下降速率逐渐增大；所述带动力下降到达的高度是太阳能电池阵输出功率恰好可以维持机载设备和任务载荷的功率需求的时刻对应的高度；在太阳能不足以维持机载设备和任务载荷的功率需求的时刻，二次电源开始参与供电，此时无人机由带动力下降转为无动力下滑，直至下滑到正常巡航高度，这一时间段内，太阳能无人机利用重力克服阻力，总需求功率较低，实现了位能的利用；在正常巡航高度利用二次电源提供的能量定高越夜巡航至次日日出时刻，一天的循环周期结束，进入下一个循环；其中，正常巡航高度是飞行任务规定的最低巡航高度。