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高空驻留太阳能飞机主动式光伏组件面功率特性研究被引量：14: 2013年; 光伏组件面功率特性是影响太阳能飞机性能指标的关键因素之一。首先建立了考虑光伏组件表面温度、太阳能飞机飞行高度、纬度及一年四季等因素的光伏组件面功率模型,分析了光伏组件在一年范围内的日均直射、日均水平面功率随飞行高度、纬度和季节等关键设计指标参数的变化规律,对比研究了3种跟踪采能方式下的主动式光伏组件(TPM)的逐时、日均面功率特性。结果表明:在一天的光照时间内和全年范围内,主动式光伏组件能显著提高光伏组件的面功率特性。然后,参考了典型的太阳能飞机"Helios"和"Zephyr",综合考虑能源与气动特性,初步设计了一种采用主动式光伏组件的高空驻留太阳能飞机布局方案,通过分析其日均净面功率特性得出:合理设计主动式光伏组件,可以显著提高太阳能飞机的日均净面功率约32%～66%,甚至可达116%。这些结论均说明,从采能效率和气动特性两方面综合来说,所提出的基于主动式光伏组件的布局设计思想在高空驻留太阳能飞机总体布局设计时具有良好的应用优势。; 昌敏周洲成柯王睿; 关键词：太阳能飞机飞行高度

几何非线性机翼本征梁元素模型的高效化改进被引量：4: 2013年; 采用Hodges等提出的时间-空间离散化的几何精确非线性本征梁通用模型处理柔性机翼结构动力学问题时,当离散化的节点数增大时,该方法的未知数数量成倍地增长,而且方程组是严重病态的,因此数值模拟计算的速度非常缓慢。针对机翼中最常见的悬臂梁结构,根据空间离散化的边界条件,提出了空间缩聚法把空间离散差分方程缩聚为常系数矩阵格式,得到了只与时间相关的微分方程组,进一步推导得到了该方程组的雅可比矩阵,因而大大减少了方程组的数量以及求解过程的循环和迭代步数。采用Gear方法分别求解了原始的本征梁元素模型和本文提出的缩聚模型,结果表明空间缩聚模型在相同条件下可提高运算速度约5.1倍,而且对不同类型的外载荷都具有较好的通用性、稳定性和高效性。; 王睿周洲祝小平肖伟; 关键词：柔性机翼结构动力学雅可比矩阵

翼型加装格尼襟翼的低雷诺数气动特性实验研究被引量：3: 2013年; 为了研究低雷诺数下格尼襟翼对翼型气动特性的影响,通过风洞试验研究了Eppler387翼型加装0.5%～5.0%弦长高度格尼襟翼后的气动特性变化,试验雷诺数1.49×105～2.31×105。试验结果表明:低雷诺数下Eppler387翼型加装格尼襟翼后,升力系数和力矩系数明显增大,襟翼高度大于2%弦长时阻力系数显著增大。格尼襟翼在高升力系数下能够起到增大升阻比的作用,适用于微小型飞行器工作在大载荷状态,而0.5%弦长高度的襟翼还能够兼顾中小升力系数下的气动效率,同样适合于微小型飞行器在巡航状态使用。与原翼型相比,加装襟翼后最大升阻比对应的迎角提前,随襟翼高度的增加,翼型升阻比曲线峰值变得不再突出。; 崔钊李建波赵洪; 关键词：低雷诺数翼型气动特性升阻比

小展弦比机翼加装格尼襟翼的低雷诺数试验被引量：3: 2014年; 通过风洞试验研究了在低雷诺数下加装格尼襟翼的小展弦比机翼气动特性，机翼展弦比为1．67，格尼襟翼为1％～4％弦长高度，试验雷诺数分别为2．0×10。和5．0×10。．天平测力和表面测压的试验结果表明：低雷诺数下小展弦比机翼加装一定高度的格尼襟翼后，升力系数明显提高，加装1％弦长高度的格尼襟翼还能够提高机翼的升阻比．这是因为在试验雷诺数下，合适高度的襟翼在提高了机翼升力的同时并未显著增大机翼阻力．对比不同试验雷诺数下格尼襟翼的作用效果，表明格尼襟翼能够减少低雷诺数气流分离的不利影响，并且在较小的雷诺数下这种作用更加显著．关于格尼襟翼对低雷诺数层流分离现象的影响，还需薯涌讨细琦的浦场显示枯术讲行研窬．; 崔钊李建波赵洪; 关键词：风洞试验低雷诺数气动特性

基于能量平衡的太阳能飞机可持续高度分析被引量：13: 2012年; 相对于常规动力型式的长航时飞机,尽量提高太阳能飞机的最大持续任务高度,更能体现其在工程应用中的显著优势。基于能量平衡,采用敏度分析的方法,着重分析了各总体参数对太阳能飞机可持续高度的影响及约束程度。参与分析的总体参数有各系统部件的"效率特性"参数、"重量特性"参数和设计指标中的飞行季节等。研究结果表明:主要有光伏组件效率及其面密度、结构面密度和二次电池比能量共同约束着可持续高度的上限;要实现跨季节或数年飞行时,飞行季节也约束着可持续高度的上限;另外,仅从能量采集与能量消耗之间的差值来看,太阳能飞机"有利"巡航高度约为10 km。所研究的结果能为太阳能飞机方案设计阶段中的总体参数选型提供指导。; 昌敏周洲李盈盈; 关键词：能量平衡太阳能飞机翼载荷

翼型加装格尼襟翼的高亚声速气动特性研究被引量：4: 2013年; 为研究高亚声速下格尼襟翼(GF)对翼型气动性能的影响,采用数值计算方法研究了NACA 8-H-12翼型加装不同高度格尼襟翼后的气动特性。数值计算以雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程作为控制方程,采用有限体积法进行离散,通量计算采用Roe通量差分分裂格式,湍流模型为剪切应力输运(SST)k-ω两方程模型。格尼襟翼高度分别为1%、2%和5%弦长高度,垂直于翼型弦线安装,安装位置分别位于后缘和距后缘5%弦长处。计算结果表明:在马赫数Ma=0.8时,格尼襟翼后方形成了双涡结构,该结构对翼型绕流的加速作用增大了翼型的环量,从而使翼型升力系数显著增大;小迎角下襟翼对上表面激波位置的后移作用也有利于翼型增升。关于不同襟翼安装位置的研究表明,襟翼安装于后缘能够带来更大的升阻比增量。在0°～12°迎角范围内,1%、2%和5%弦长高度的格尼襟翼均能够提高翼型在相同升力系数下的升阻比,但较高的格尼襟翼使翼型力矩系数显著增大,因此对于实际工程应用,需选择适当的襟翼高度以避免由于翼型低头力矩过大造成不利影响。; 崔钊韩东李建波; 关键词：激波气动特性升阻比

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国家高技术研究发展计划(2011AA7052002)