星空体育全站app连续飞行的太阳能飞机设计几年前，实现太阳能飞机能够连续飞行仍然是一个梦想。但今天这个巨大的挑战已成为可行的。事实上，近来在柔性太阳能电池、高能量密度电池、小型化MEMS和CMOS传感器以及强大的处理器领域中已经实现了显著的进步。

　　它的原理很简单，在机翼上覆盖太阳能电池，从太阳获取能量，为推进系统和控制电子设备供电，并将剩余的能量充入电池。在夜间，唯一可用的能源来自电池，它放电缓慢，直到第二天早上时，一个新的周期开始。

　　然而，主要的跨学科努力是必要的，以优化和整合概念与技术到一个功能齐全的系统上。事实上，主要问题是不同部分的组合和尺寸，以最大限度地提高某一的标准，例如耐久性，一个作为嵌入式有效载荷的参数。

　　2004年，EPFL/ETHZ的自主系统实验室根据与欧洲空间局的一项合同启动了Sky-Sailor项目。目标是研究和实现在地球上飞行的完全自主导航和发电的太阳能飞机，从而验证火星专用版本的可行性。

　　本讲座介绍了太阳能飞机的全球设计方法，旨在实现地球上的连续飞行。它被应用于Sky-Sailor的第一个原型，但是它是相当通用的，因此它可以用于重量为几百克的小型飞机，也可以用于翼展为几十米的太阳能高空长航时(HALE)平台。

　　1974年11月4日，一架太阳能飞机在加利福尼亚州欧文营地的干湖上进行了首次飞行。Sunrise I是由Astro Flight Inc.的R.J.Boucher根据与ARPA的合同设计的，首飞时在约100米的高度飞行了20分钟。1975年9月12日，建造并测试了改进型“日出2号”。新电池的效率为14%，输出功率为600瓦。

　　在欧洲，太阳能模型飞机的先驱是赫尔穆特·布鲁斯和弗雷德·米利奇。1976年8月16日，他的Solaris模型完成了3次150秒的飞行，到达50米的高度。

　　从早期开始，许多模型飞机制造商就试图用太阳能飞行，这一爱好变得越来越实惠。耐力，一开始只有几秒钟，很快变成几分钟，然后变成几小时。耐力开始时只限于几秒钟，很快就变成了几分钟，然后是几个小时。有些人表现突出，以1996年戴夫·贝克的《太阳孤独》，90年代沃尔夫冈·斯凯普的《Solar Excel》和1998年西格尔德·迪恩林的微型太阳模型《PicoSol》而闻名于世。

　　在驾驶太阳能模型飞机并证明其在足够的照明条件下是可行的之后，在70年代末使开拓者着迷的新挑战是太阳能载人飞行。

　　英国弗雷德·托(Fred To)的Solar One和拉里·毛罗(Larry Mauro)设计的太阳能立管(Solar Riser)是第一款太阳能飞机，其设计理念是利用太阳能电池板给地面上的电池充电，然后实现短途飞行。保罗·b·麦克格雷迪博士和他的美国航空环境公司达到了在太阳的单一能量下飞行的关键阶段。1980年5月18日，“游丝企鹅”实现了可以被认为是世界上首次有人驾驶的太阳能动力飞行。1981年7月7日，名为“太阳能挑战者”的下一个版本以太阳能为唯一能源横渡英吉利海峡。

　　在德国，Günter Rochelt建造了Solair I，这是一架16米翼展的装有电池的太阳能飞机。1983年8月21日，他主要靠太阳能和热气流飞行了5小时41分钟。1986年，埃里克·雷蒙德在美国开始设计太阳探索者。1989年底，它作为滑翔机进行了试飞，1990年8月，它在21次太阳能飞行中飞越美国，空中飞行时间为121小时。

　　1996年，在乌尔姆举行了Berblinger竞赛，目的是研制一种真正的，实际可用的太阳能飞机，这种飞机应能在晴朗的夏日用上至少一半的太阳能。斯图加特大学的Rudolf Voit-Nitschmann教授团队凭借Icar é 2获得一等奖。

　　在“太阳能挑战者”成功后，美国政府资助AeroVironment公司研究在高空进行长时间太阳能电力飞行的可行性。1993年，翼展30米，重254公斤的探路者在低空进行了试验，并于1994年成为美国航天局环境研究飞机传感器技术(ERAST)方案的一部分。

　　­从1994年到2003年，这一计划导致了1999年至2003年系列的三个连续的太阳能飞机的建设——探路者加、百夫长和太阳神。后者旨在成为终极的“永恒的飞机”为夜间飞行提供能量储存。2001年，太阳神号创造了29524米(96863英尺)的非官方世界飞行高度记录，但不幸的是，它从未被证明可持续飞行，因为2003年6月26日它因结构故障坠入太平洋时被摧毁。

　　在欧洲，许多项目也在HALE平台上进行。在德国航天中心飞行系统研究所，Solitair是在1994年至1998年的一项研究范围内开发的。Helinet项目由一个欧洲方案供资，在2000年1月至2003年3月期间实施，目标是研究用于宽带通信和地球观测的太阳能HALE平台的可行性。

　　QinetiQ，一家英国公司，在太阳能HALE平台领域也非常活跃，它的飞机Zephyr在2006年7月飞行了18个小时，包括7个小时的黑暗飞行。它最近被选为飞马座项目框架内佛兰芒黑尔无人机遥感系统Mercator的基础平台。平台应完成森林火灾监测、城市测绘、海岸带监测等任务。

　　但是Helios公司证明无人驾驶飞机永久飞行的可行性的目标在2005年4月22日达到了。艾伦·科科尼(Alan Cocconi)是AcPropulsion公司的总裁和创始人，他驾驶Solong飞机飞行了24小时11分钟，只使用了来自该公司太阳能电池板的太阳能，也使用了从沙漠地面升起的热气流。两个月后的6月3日，这架翼展4.75米，重11.5公斤的飞机证实了它的能力，飞行时间长达48小时16分钟。

　　下一个梦想是证明有一名飞行员的持续飞行，也许会因为一架在瑞士制造的80米翼展的轻型太阳能飞机——Solar-Impulse而实现。在2007-2008年制造了60米原型机，2009-2010年制造出最后一架飞机后，2011年5月Solar-Impulse将进行环球飞行，在各大洲作中途停留。

　　由特定配置连接的太阳能电池组成的太阳能电池板覆盖机翼的特定表面或飞机的部分(尾部、机身)。在白天，根据太阳辐照度和光线的倾角，将光转换为电能。被称为最大功率点跟踪器的转换器确保从太阳能电池板获得最大量的功率。该电力首先用于为推进组和机载电子设备供电，其次用于为具有剩余能量的电池充电。在夜间，由于没有更多的电力来自太阳能电池板，只有电池供应各种元素。这一点如下图所示。

　　飞行器设计是对跨越新飞行器在纸上创造的活动的名称。设计过程通常分为三个阶段或层次的设计：概念设计、初步设计、详细设计。

　　这种方法将只侧重于确定一般配置和大小的概念设计。参数交换研究是使用空气动力学和重量的初步估计，以收敛于最佳的最终配置。确定了完成特定任务的设计可行性，但没有界定配置细节。

　　人们也将只考虑水平飞行。无论是意在实现低空监视，还是充当高空通信平台，一架能够连续飞行的太阳能飞机都需要在恒定高度飞行。事实上，第一种方法对于高空的地面监视是没有用的，而第二种方法在低空不能覆盖足够的区域。

　　在这种情况下，能量和质量平衡是设计的起点。事实上，太阳能电池板在白天收集的能量必须足以给马达、机载电子设备供电，并且还对电池充电，该电池提供足够的电力以在新的循环开始时从黄昏飞行到第二天早晨星空体育平台。同样，升力必须精确地平衡飞机重量，以便保持高度。

　　这最终导致了一个鸡和蛋的问题：所需的功率消耗用以确定各种部件的尺寸，如马达、太阳能电池、电池等，但同时这些部件又决定了用于计算所需功率的飞机总重量。这些关系在本节中描述。