太阳能飞机设计Word文档格式.docx

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共需要78块电池板。

并联：

三组13V的电源并联，总电流等于各分电流之和，实际电流大小得根据电力系统的总电阻大小来确定。

（待测定）

一.1.3.动力系统

根据节能减排的理念，飞机的动力只能

其maxthickness7.58%at30.0%ofthechord（在弦长距前缘30%位置处有最大相对厚度为7.58%）;

maxcamber3.79%at30.0%ofthechord（在弦长距前缘30%位置处有最大相对弯度为3.79%）。

该翼型的升力系数与阻力系数以及升阻比如下图所示。

（1）RSG-82在雷诺数为300000时，其升力系数与阻力系数的极坐标图如下。

图1

（2）RSG-82在雷诺数为300000时，升力系数，阻力系数随飞行迎角变化的特性曲线。

图2

（3）RSG-82在雷诺数为300000时升阻比随迎角变化的曲线图。

由图可知，升阻比在2º

左右时达到最大，且在2º

-5º

内变化缓慢，在超过5º

失速特性良好，因此此翼型具有良好的失速性能。

图3

（4）下图是在雷诺数为300000时，升力系数，阻力系数及升阻比在迎角变化时的一系列特性值。

图4

一.1.4.焦点计算

在任意迎角下，翼型绕某一特定点的俯仰力矩保持不变，该点称为气动中心（焦点），也即是气动力增量的作用点，注意气动力增量和气动力的作用点是不一样的，是迎角发生变化时（如增大1º

），气动力的增加量力矩为零的点，是和飞机的操纵性与稳定性紧密相关的一个重要参数，也是测量俯仰力矩的参考点之一，一般是翼型的弦点（从前缘向后缘25%弦长处）。

在亚声速情况（基本所有航空模型均在此范围内）下，大多数翼型绕1/4弦点的俯仰力矩几乎与迎角无关，即气动中心位于1/4弦点处。

焦点的几何求解此处不具体介绍。

二．太阳能飞机整体参数计算及强度校核

1.设计任务书

（1）空机重量大于（包含）2Kg，小于（包含）3Kg。

包括载重固定水袋的配件，设计载重能力为1.5Kg。

（2）动力方面：

舵机和接收机可单独供电，接收机电池不计入空机质量。

但接收机电池必须与太阳能电池在电路上进行物理隔离。

（3）飞机采用滑跑方式起飞，可借助其它代步工具。

（4）模型载重物只能用水。

标准载重物质量（包括容器）为0.1Kg及其整数倍，不足0.1Kg的超过部分质量不计。

2.确定飞行雷诺数

平飞时，20m高空下，8m/s的飞行速度，机翼沿气流方向的特征长度取为弦长560mm。

雷诺数的计算公式为：

其中

分别为流体的密度，动力粘度，

分别为流场的特征速度和特征长度。

对外流问题，V,L一般取前方来流速度和物体主要尺寸。

对于航空模型飞机，即飞机的平飞速度和机翼弦长。

将空气密度及其动力粘度带入上式公式，可得到用于航模飞机雷诺数计算的一个简化公式如下：

将太阳能飞机的飞行速度，弦长带入得雷诺数

，取

，3.机翼，平尾尾翼，垂尾尾翼及其舵面的设计计算

（1）机翼

（1.1）升力的计算

飞机总重取为

时，机翼的升力应至少大于1.2倍的重力。

由升力公式：

可得

考虑到飞机强度及电池铺设方便，在翼弦上铺三块电池板，弦长取为

，翼展

。

因此机翼投影面积为：

因此升力系数：

在

的条件下，由图4中的表可知，在迎角为1º

时，其升力系数为0.3726，满足平飞要求。

因此平飞时的飞行迎角必须大于等于1º

，这里迎角取为

，其对应的升力系数为

（1.2）副翼的计算

副翼面积占机翼面积的20%左右，长度应为机翼的30~80%之间，视操纵灵敏度可适当减少副翼面积。

考虑到太阳能电池片的尺寸，取副翼宽度为160mm。

则

所以

取

，则

则

，即

（因不需要太灵敏）

机翼一端的副翼长度为

，宽度为160mm。

（1.3）载重量的确定

时，由

可计算得：

载重量

此时翼载荷

（1.4）阻力及所需电机拉力的计算

定直平飞的条件，如图

由平衡条件：

因此

时，

，

带入得

注：

阻力系数修正系数，由于机翼做工及机身阻力的影响，引入修正因子

（需实验验证），则实际：

，因此发动机至少要提供370g的拉力。

（2）水平尾翼

水平尾翼的面积应为机翼面积的

，升降舵面积约为水平尾翼的

（注：

均为经验公式，可根据实际情况做适当调整）

平尾宽度取为400左右，则长度

，取1000mm

升降舵采用全舵，

，则宽度

，取为100mm。

则实际平尾面积为400000

，占机翼面积的15.5%。

（3）垂直尾翼

垂直尾翼的面积占机翼面积的10%左右，方向舵占垂直尾翼面积的25%左右。

均为参考）

垂直尾翼面积

方向舵面面积

垂尾宽度取为400mm，则长为644mm

方向舵的宽度为100mm

（4）机身长度，机头长度，水平尾翼的安装位置

机头长度

水平尾翼的安装位置即为从机翼前缘到水平尾翼之间的距离即尾力臂的长度大致等于翼弦长度的3倍。

（实际在做大翼展的飞机时，考虑到重心的配置，可能尾力臂长度会做适当调整）

因此

（5）上反角Γ

两端机翼即侧翼的上反角取

（6）重心位置

重心在前缘后

平均气动弦长处，对于本飞机初步设计在距前缘30%处。

根据上述参数绘制出的装配图如下：

三．机翼及尾翼结构设计

三.1.机翼结构设计

三.1.1.翼型的处理

三.1.2.机翼的传力结构

连接方式：

1.机械连接，采用螺纹连接。

2.环氧树脂连接3.

三.2.尾翼结构设计

三.2.1.水平尾翼结构设计

三.2.2.垂直尾翼结构设计

四．能源管理系统

四.1.系统应具备的功能

四.2.最大功率点跟踪技术

五．地面站强度及拉力测试

五.1.强度测试

五.2.拉力测试

电动机扭矩（N.M）=铭牌上标的电动机输入功率（KW）*电动机效率*9550/转速（r/min）