高空太陽能無人機設計與動力學

目錄
序
前言
第1章緒論
1.1高空太陽能無人機應用背景與研究意義
1.2太陽能無人機國內(nèi)外研究
1.2.1美國Solong小型太陽能無人機
1.2.2瑞士Atlantik Solar小型太陽能無人機
1.2.3美國Pathfinder系列高空太陽能無人機
1.2.4美國HAWK30高空太陽能無人機
1.2.5瑞士Solar Impulse太陽能載人飛機與Skydweller高空太陽能無人機
1.2.6英國Zephyr高空太陽能無人機
1.2.7美國Vulture計劃高空太陽能無人機
1.2.8中國的太陽能無人機
1.3高空太陽能無人機的技術難點與挑戰(zhàn)
1.3.1以能量為中心的太陽能無人機總體參數(shù)設計方法
1.3.2高空太陽能無人機高效氣動與輕質(zhì)結(jié)構(gòu)設計
1.3.3太陽能無人機能源管理與熱管理研究
1.3.4太陽能無人機氣動彈性建模方法及動力學分析
參考文獻
第2章光伏組件面功率特性與太陽能無人機能源管理
2.1太陽能無人機能源環(huán)境分析
2.1.1太陽輻射特性
2.1.2太陽與地平面相對位置的變化規(guī)律
2.1.3太陽總輻照度的變化規(guī)律
2.2高空環(huán)境下的光伏組件面功率模型
2.2.1太陽光線在光伏組件表面的入射角余弦值
2.2.2光伏組件的表面溫度特性
2.2.3面功率模型
2.3光伏組件的面功率特性分析
2.3.1機翼上表面的光伏組件面功率特性
2.3.2僅水平翼面鋪設光伏組件的太陽能無人機的可持續(xù)高度、緯度特性
2.3.3主動式光伏組件面功率特性
2.4太陽能無人機的熱特性及能源管理問題
2.4.1熱特性分析方法
2.4.2三維熱環(huán)境仿真模型及分析結(jié)果
2.4.3熱管理部件設計
2.4.4綜合熱管理策略
參考文獻
第3章太陽能無人機飛行原理與總體參數(shù)設計方法
3.1太陽能無人機的能量平衡飛行原理
3.2基于能量平衡的太陽能無人機可持續(xù)高度分析
3.2.1翼載荷及各部件面密度特性
3.2.2各總體參數(shù)對可持續(xù)高度的影響
3.3太陽能無人機總體參數(shù)設計方法
3.3.1“機翼—帆尾”布局太陽能無人機構(gòu)型描述
3.3.2高空駐留太陽能無人機各部件質(zhì)量組成
3.3.3質(zhì)量平衡與能量平衡下的總體參數(shù)關聯(lián)
3.3.4總體參數(shù)設計過程
3.4高空駐留太陽能無人機總體布局參數(shù)設計實例
3.4.1低緯度地區(qū)
3.4.2中緯度地區(qū)
參考文獻
第4章太陽能無人機輕質(zhì)結(jié)構(gòu)設計
4.1典型太陽能無人機結(jié)構(gòu)概述
4.1.1美國航境公司系列
4.1.2英國Zephyr太陽能無人機
4.1.3瑞士“陽光動力”太陽能無人機
4.1.4美國“奧德修斯”太陽能無人機
4.1.5結(jié)構(gòu)形式總結(jié)
4.2太陽能無人機典型結(jié)構(gòu)方案分析
4.2.1工字梁、圓管梁和箱形梁剛強度理論分析
4.2.2工字梁、圓管梁和箱形梁剛強度對比分析
4.2.3太陽能無人機機翼主梁方案快速設計流程
4.2.4復合材料桁架梁結(jié)構(gòu)分析方法
4.3考慮纖維連續(xù)性的太陽能無人機復合材料圓管梁鋪層優(yōu)化設計研究
4.3.1復合材料結(jié)構(gòu)鋪層優(yōu)化設計及纖維連續(xù)性模型
4.3.2主從式并行遺傳算法
4.3.3優(yōu)化程序與Nastran信息交互
4.3.4太陽能無人機機翼結(jié)構(gòu)簡介
4.3.5機翼有限元模型
4.3.6圓管梁優(yōu)化模型
4.3.7圓管梁優(yōu)化結(jié)果及分析
4.3.8小結(jié)
參考文獻
第5章太陽能無人機動力學與風場建模方法
5.1非定常氣動力模型
5.1.1Theodorsen理論
5.1.2有限狀態(tài)理論
5.1.3ONEAR失速氣動力模型
5.1.4偶極子網(wǎng)格法
5.1.5非定常渦格法
5.1.6氣動模型對比算例
5.2結(jié)構(gòu)動力學模型
5.2.1線性等效梁模型
5.2.2幾何非線性梁模型
5.2.3結(jié)構(gòu)模型對比算例
5.3剛彈耦合建模方法
5.3.1平均軸系法
5.3.2準坐標系法
5.4復雜風場建模方法
5.4.1低空飛行環(huán)境風場模擬
5.4.2高空飛行氣象條件模擬
5.4.3風切變對無人機飛行的影響
參考文獻
第6章太陽能無人機氣動彈性問題研究
6.1結(jié)構(gòu)屬性對太陽能無人機性能影響研究
6.1.1“機翼—帆尾”太陽能無人機總體參數(shù)
6.1.2結(jié)構(gòu)屬性對太陽能無人機靜力學特性影響研究
6.1.3結(jié)構(gòu)屬性對太陽能無人機動力學特性影響研究
6.2大展弦比柔性機翼的顫振穩(wěn)定性問題研究
6.2.1柔性機翼模型參數(shù)與結(jié)構(gòu)模態(tài)分析
6.2.2經(jīng)典顫振特性分析
6.2.3失速顫振特性分析
6.3飛翼無人機顫振穩(wěn)定性與陣風響應特性研究
6.3.1飛翼無人機模型參數(shù)與結(jié)構(gòu)模態(tài)分析
6.3.2體自由度顫振特性分析
6.3.3陣風響應時域特性分析
6.3.4陣風響應頻域特性分析
參考文獻
附錄“太陽神”太陽能無人機飛行事故調(diào)查報告概述
1.墜機事件始末
1.1起飛前
1.2起飛
1.3墜機
1.4小結(jié)
2.分系統(tǒng)分析和測試
2.1結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)
2.2動力與推進系統(tǒng)
2.3結(jié)構(gòu)完整性分析
2.4氣象分析
3.直接原因、根本原因、促成因素和建議
參考文獻