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Environmental Impact of High Altitudes on the Operation of PEM Fuel Cell Based UAS 被引量:1
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作者 Ibrahim M. Saleh Rashid Ali Hongwei Zhang 《Energy and Power Engineering》 2018年第3期87-105,共19页
Fuel cell is a device that converts the chemical energy in the reactants into the electrical energy after steps of sequential electrochemical processes with no significant impact on the environment. For high altitude ... Fuel cell is a device that converts the chemical energy in the reactants into the electrical energy after steps of sequential electrochemical processes with no significant impact on the environment. For high altitude long endurance (HALE) of unmanned aircraft system (UAS) where fuel cell operates as a prime source of power, the operation and performance of a PEM fuel cell at different level of altitudes is vitally important. In this paper, the impact of direct using extracted air from high altitudes atmosphere in order to feed the stack is investigated, and the governing equations of the supplied air and oxygen to the PEM fuel cell stack are developed. The impact of high altitudes upon the operation and the consumption of air are determined in order to maintain certain level of delivered power to the load. Also the implications associated with operating the PEM fuel cell stack at high altitudes and different technical solutions are proposed. Various modes of Integral, Proportional-Integral, and Proportional-Integral-Derivative controller are introduced and examined for different time setting responses in order to determine the most adequate trade-off choice between fast response and reactants consumption which provides the necessary optimization of the air consumption for the developed model of PEM fuel cell used for UAS operation. 展开更多
关键词 PEM Fuel Cell high altitude long endurance PID CONTROLLER UAS
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Dynamic temperature prediction of electronic equipment under high altitude long endurance conditions 被引量:8
2
作者 Liping PANG Miao ZHAO +2 位作者 Kun LUO Yongli YIN Zhou YUE 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第6期1189-1197,共9页
Unmanned Aerial Vehicle(UAV) is developing towards the direction of High Altitude Long Endurance(HALE). This will have an important influence on the stability of its airborne electronic equipment using passive the... Unmanned Aerial Vehicle(UAV) is developing towards the direction of High Altitude Long Endurance(HALE). This will have an important influence on the stability of its airborne electronic equipment using passive thermal management. In this paper, a multi-node transient thermal model for airborne electronic equipment is set up based on the thermal network method to predict their dynamic temperature responses under high altitude and long flight time conditions. Some relevant factors are considered into this temperature prediction model including flight environment,radiation, convection, heat conduction, etc. An experimental chamber simulating a high altitude flight environment was set up to survey the dynamic thermal responses of airborne electronic equipment in a UAV. According to the experimental measurement results, the multi-node transient thermal model is verified without consideration of the effects of flight speed. Then, a modified way about outside flight speed is added into the model to improve the temperature prediction performance. Finally, the corresponding simulation code is developed based on the proposed model. It can realize the dynamic temperature prediction of airborne electronic equipment under HALE conditions. 展开更多
关键词 Airborne electronic equipment high altitude long endurance Multi-node transient thermal model Node thermal network Temperature prediction
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高空长航时太阳能飞机研究进展与技术挑战
3
作者 杨希祥 侯中喜 郭正 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1-9,共9页
高空长航时太阳能飞机是当前的前沿热点方向,可实现月量级的长期驻空,并形成“时间持久+区域保持”的新型应用能力。系统总结了高空长航时太阳能飞机三阶段发展历程,包括初期探索阶段、快速发展阶段、实用能力验证与应用示范阶段,重点... 高空长航时太阳能飞机是当前的前沿热点方向,可实现月量级的长期驻空,并形成“时间持久+区域保持”的新型应用能力。系统总结了高空长航时太阳能飞机三阶段发展历程,包括初期探索阶段、快速发展阶段、实用能力验证与应用示范阶段,重点阐述国外典型发展计划,深入分析气动布局设计、储能电池、高空推进、大尺度结构、飞行控制等面临的主要技术挑战,并提出重点攻关方向建议,为高空长航时太阳能飞机创新发展提供参考。 展开更多
关键词 高空长航时太阳能飞机 研究进展 气动布局设计 储能电池 高空推进
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基于广义能量法的充气式快速部署无人机翼载荷设计分析
4
作者 廖俊 陈铮 +3 位作者 王宁 罗世彬 凌霖雨 李珺 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3461-3469,共9页
为完成充气式快速部署太阳能无人机总体设计,首先,考虑箭载发射或机载投放等快速部署方式对无人机尺寸和质量的限制,从飞行器翼载荷可行域的角度出发,基于广义能量法,建立了充气式太阳能飞行器能源动力模型、全天及夜晚能量平衡下的翼... 为完成充气式快速部署太阳能无人机总体设计,首先,考虑箭载发射或机载投放等快速部署方式对无人机尺寸和质量的限制,从飞行器翼载荷可行域的角度出发,基于广义能量法,建立了充气式太阳能飞行器能源动力模型、全天及夜晚能量平衡下的翼载荷边界模型;其次,研究了光伏电池转换效率及铺装率、储能电池能量密度及功率因子等参数对其翼载荷可行域的影响,分析了各参数间的耦合关系;最后,对比了常规、充气式太阳能飞行器翼载荷可行域。研究结果表明:充气式太阳能无人机翼载荷可行域受光伏电池转换效率、储能电池能量密度及功率因子的影响较大,光伏电池的铺装率对翼载荷可行域的影响较小;在不同翼型下,充气式太阳能无人机的翼载荷可行域明显大于常规太阳能无人机的翼载荷可行域,且充气式太阳能无人机最大飞行高度明显比常规太阳能无人机的大。 展开更多
关键词 充气式太阳能飞行器 高空长航时 广义能量法 翼载荷可行域 总体参数
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New design simulation for a high-altitude dual-balloon system to extend lifetime and improve floating performance 被引量:4
5
作者 Sherif SALEH Weiliang HE 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第5期1109-1118,共10页
This paper presents a comprehensive simulation for a high-altitude dual-balloon system which consists of zero-and super-pressure balloons. Preliminary calculations were established to describe the basic concept of the... This paper presents a comprehensive simulation for a high-altitude dual-balloon system which consists of zero-and super-pressure balloons. Preliminary calculations were established to describe the basic concept of the new integrated system. A mathematical model was investigated to simulate the ascending and floating processes which considered the atmospheric conditions and thermodynamic variations. Based on the simulation, results showed that the floating altitude stability between daytime and nighttime was improved. This integrated system supports higher floating altitude levels than those of ordinary balloons and extends the lifetime of floating balloon systems. Moreover, results demonstrated that the integrated system was lighter than ordinary balloons, saving useful weight for effective payload. Furthermore, exploiting the advantages of both kinds of balloons while avoiding the difficulties was a significant goal in the current design to promote the floating performance of high-altitude balloons technology. 展开更多
关键词 altitude stability Ascending trajectory Compressor performance high altitude balloons long endurance
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航空活塞发动机高空特性研究
6
作者 张成成 孙跃 孟飞飞 《内燃机与配件》 2023年第6期57-60,共4页
针对高空长航时无人机动力需求,以某型一级涡轮增压航空活塞发动机为研究对象,建立仿真模型,并根据测功机台架试验数据及手册提供数据对仿真模型校核,验证模型准确性,在此基础上,通过仿真模型探索发动机高空安全使用边界及发动机高空性... 针对高空长航时无人机动力需求,以某型一级涡轮增压航空活塞发动机为研究对象,建立仿真模型,并根据测功机台架试验数据及手册提供数据对仿真模型校核,验证模型准确性,在此基础上,通过仿真模型探索发动机高空安全使用边界及发动机高空性能,最后通过装机飞行验证高空发动机工作稳定性及安全性。结果表明:仿真模型准确性较高,可以用于发动机高空性能研究;仿真模型可以给出发动机不同海拔高度下的可用工作范围及性能参数;同时通过装机飞行,在高空安全边界可用工作范围内,发动机运行稳定。 展开更多
关键词 高空长航时 航空活塞发动机 安全边界 仿真 飞行
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联翼高空长航时无人机总体布局设计研究 被引量:16
7
作者 李军 李占科 宋笔锋 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2009年第4期1-4,共4页
针对高空长航时无人机的设计要求和联翼布局在气动、结构、操稳特性等方面的特点,对联翼高空长航时无人机总体布局设计中的一些问题进行了总结和分析,在机翼、控制面、机身-进气道-发动机以及起落架布置等方面提供了设计思路,研究结果... 针对高空长航时无人机的设计要求和联翼布局在气动、结构、操稳特性等方面的特点,对联翼高空长航时无人机总体布局设计中的一些问题进行了总结和分析,在机翼、控制面、机身-进气道-发动机以及起落架布置等方面提供了设计思路,研究结果可用于相关方案的概念设计。 展开更多
关键词 联翼 高空长航时无人机 总体布局 一体化设计
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高空长航时无人机的发展特点及技术难点探讨 被引量:29
8
作者 曹秋生 张会军 《中国电子科学研究院学报》 2008年第1期8-13,共6页
未来信息化战争的需求使得高空长航时无人机系统的发展在世界范围内得到了空前的重视,并在技术、性能和作战使用上呈现出许多新的特点。文章综述了国际上典型高空长航时无人机的发展动态和趋势,对隐身设计、可变机翼设计及超高空超长航... 未来信息化战争的需求使得高空长航时无人机系统的发展在世界范围内得到了空前的重视,并在技术、性能和作战使用上呈现出许多新的特点。文章综述了国际上典型高空长航时无人机的发展动态和趋势,对隐身设计、可变机翼设计及超高空超长航时无人机发展热点给以关注,对面临的技术难点问题进行了分析和讨论。 展开更多
关键词 高空长航时无人机 超高空超长航时无人机 隐身设计 可变机翼设计
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太阳能飞行器设计域分析和总体设计方法 被引量:6
9
作者 朱雄峰 郭正 +2 位作者 侯中喜 高显忠 张俊韬 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期735-742,共8页
根据太阳能飞行器单点设计过程的特点,总结出太阳能飞行器的控制方程组,即升重平衡、推阻平衡和能量平衡方程。针对能量平衡的特点,将其分成全天能量闭环和夜间能量闭环,并就上述两个能量闭环分析太阳能飞行器的翼载荷设计边界,研究了... 根据太阳能飞行器单点设计过程的特点,总结出太阳能飞行器的控制方程组,即升重平衡、推阻平衡和能量平衡方程。针对能量平衡的特点,将其分成全天能量闭环和夜间能量闭环,并就上述两个能量闭环分析太阳能飞行器的翼载荷设计边界,研究了由两个能量闭环所形成的翼载荷设计域,探讨了影响翼载荷设计域的参数敏感程度。进一步,基于翼载荷可行设计域提出了一种太阳能飞行器总体设计方法,并通过算例论证了该方法的有效性。本文工作对太阳能飞行器的设计过程有指导意义。 展开更多
关键词 太阳能飞行器 高空长航时 设计域 总体设计 翼载荷
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高空长航时无人机高升阻比两段翼型设计研究 被引量:5
10
作者 侯成义 龚志斌 +1 位作者 刘城斌 周丽琼 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期148-151,214,共4页
针对某特定无人机的使用设计要求,在单段翼型设计研究的基础上,尝试了高升阻比低雷诺数两段翼型的设计方法的分析与研究。采用求解椭圆型方程加控制点约束条件的"椭圆-控制点切割法"完成了两段翼型外形的生成,并针对巡航构型... 针对某特定无人机的使用设计要求,在单段翼型设计研究的基础上,尝试了高升阻比低雷诺数两段翼型的设计方法的分析与研究。采用求解椭圆型方程加控制点约束条件的"椭圆-控制点切割法"完成了两段翼型外形的生成,并针对巡航构型的襟翼偏角对缝道参数进行了优化;应用MSES计算分析程序对所设计的两段翼型的气动特性进行了分析评估。计算结果表明:本文所设计的两段翼型的最大升力系数达到2.72,最大升阻比为158.71;与原始单段翼型相比,最大升力系数增大了74.35%,最大升阻比增大了28.64%。 展开更多
关键词 高空长航时无人机 高升阻比 两段翼型 翼型设计 翼型优化
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高空长航时无人机导航系统研究 被引量:11
11
作者 周姜滨 袁建平 +1 位作者 罗建军 岳晓奎 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期463-467,共5页
以高空长航时无人机为研究背景,从我国国情出发,对捷联惯性导航系统(SINS)、全球定位系统(GPS)、"北斗"卫星导航系统(BDSNS)和大气数据系统(ADS)在高空长航时无人机导航系统中应用的可行性进行了分析,在此基础上提出基于自适... 以高空长航时无人机为研究背景,从我国国情出发,对捷联惯性导航系统(SINS)、全球定位系统(GPS)、"北斗"卫星导航系统(BDSNS)和大气数据系统(ADS)在高空长航时无人机导航系统中应用的可行性进行了分析,在此基础上提出基于自适应联邦滤波的SINS/GPS/BDSNS/ADS组合导航系统方案,建立了组合导航系统的状态方程和量测方程,给出了自适应联邦滤波算法,并设计开发了组合导航仿真系统。通过对GPS被关闭或限制使用等典型情况的计算机仿真,表明该系统具有较高的导航精度和良好的可靠性。 展开更多
关键词 高空长航时无人机 “北斗”卫星导航系统 组合导航 自适应联邦滤波
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临近空间浮空器总体参数的优化设计研究 被引量:8
12
作者 王钢林 罗明强 武哲 《航天控制》 CSCD 北大核心 2008年第2期9-14,共6页
临近空间飞行器是目前新概念飞行器发展的一个热点,本文研究了临近空间浮空器设计过程中对其在总体参数进行几何尺度控制的相关问题。在一定的基本假设和约束条件下,给出了一套参数估算常规飞艇形式临近空间浮空器的总体几何尺度的计算... 临近空间飞行器是目前新概念飞行器发展的一个热点,本文研究了临近空间浮空器设计过程中对其在总体参数进行几何尺度控制的相关问题。在一定的基本假设和约束条件下,给出了一套参数估算常规飞艇形式临近空间浮空器的总体几何尺度的计算流程。利用这一流程进行计算,得到了几项单项技术指标对于该种类型浮空器总体尺度的影响规律,讨论了控制缩减总体尺度可以优先发展的技术领域。最后分析了载重量对于浮空器尺度的影响情况。 展开更多
关键词 浮空器 技术指标 关键技术 临近空间
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基于柔性梁模型的大展弦比无人机动力学建模与分析 被引量:3
13
作者 李满 宋笔锋 +1 位作者 焦景山 胡铁玉 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期858-864,共7页
高空长航时大展弦比无人机机翼结构刚度小,在飞行中变形幅度大且特征频率低,与无人机飞行动力学响应耦合,改变了无人机的飞行动力学特性。为研究其影响,对大展弦比机翼结构进行空间梁假设,利用Hodges本征梁动力学模型,结合大展弦比气动... 高空长航时大展弦比无人机机翼结构刚度小,在飞行中变形幅度大且特征频率低,与无人机飞行动力学响应耦合,改变了无人机的飞行动力学特性。为研究其影响,对大展弦比机翼结构进行空间梁假设,利用Hodges本征梁动力学模型,结合大展弦比气动力片条理论和准定常假设对无人机进行建模,计算配平状态下无人机的静变形。机翼柔性改变了无人机的纵向静稳定性,在不同推力分布下,计算并比较柔性无人机纵向静稳定性变化。计算不同飞行高度、结构刚度和有效载荷挂载情形下的无人机的纵向飞行品质,结果显示由于静弹性变形改变无人机配平状态下的俯仰转动惯量,导致无人机的纵向短周期频率减小,阻尼增大。由于机翼柔性的影响,无人机纵向长周期运动与结构弯曲变形运动发生耦合。 展开更多
关键词 大展弦比无人机 柔性机翼 气动弹性 静稳定性 飞行动力学
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基于全球鹰无人机的机翼油箱输油方案研究 被引量:3
14
作者 唐毅 祝小平 周洲 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期341-346,共6页
文章针对全球鹰高空长航时飞机设计了机翼油箱的三种输油方案,建立了燃油系统仿真模型。对三种输油方案模型进行了稳态和瞬态仿真,通过对三种机翼油箱输油方案的节点压力、输油流量及供油泵出口压力的比较,分析了不同输油方案的优缺点,... 文章针对全球鹰高空长航时飞机设计了机翼油箱的三种输油方案,建立了燃油系统仿真模型。对三种输油方案模型进行了稳态和瞬态仿真,通过对三种机翼油箱输油方案的节点压力、输油流量及供油泵出口压力的比较,分析了不同输油方案的优缺点,该研究对高空长航时类飞机燃油系统的研究具有实用的参考价值。 展开更多
关键词 高空长航时无人机 飞机燃油系统 输油方案 机翼油箱
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大柔性飞机着陆响应弹性机体模型 被引量:13
15
作者 史友进 张曾錩 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期549-552,共4页
对大展弦比、小弦长差、细窄机身结构特征的飞机,建立了着陆撞击分析时的自由自由梁弹性机体模型,给出了自由自由梁弯曲振动的一个近似解,并与实测值进行了对比,结果表明这个近似解具有较大的适用性.介绍了飞机机体刚体模态和一阶弯曲... 对大展弦比、小弦长差、细窄机身结构特征的飞机,建立了着陆撞击分析时的自由自由梁弹性机体模型,给出了自由自由梁弯曲振动的一个近似解,并与实测值进行了对比,结果表明这个近似解具有较大的适用性.介绍了飞机机体刚体模态和一阶弯曲振动模态的飞机机体二质量块等效模型,研究了最大起飞质量及最小飞行质量2种情形下着陆时的机体弹性特征,探讨了弹性飞机起落架设计与刚性飞机相比在技术上的重大变化,为起落架设计中考虑飞机弹性影响提供了简化模型、直观概念和可靠依据. 展开更多
关键词 弹性飞机模型 二质量块等效模型 起落架设计 高空长航时无人机
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发展高空长航时无人机初探 被引量:7
16
作者 李怡勇 沈怀荣 《航空兵器》 2005年第6期58-61,共4页
无人机的价值逐渐被人们所认识,目前世界上很多国家在积极研制和开发。高空长航时无人机是其一个重要分支。介绍了几种具有代表性的高空长航时无人机,概述其特点、用途,探讨了其发展趋势与关键技术。
关键词 无人机 长航时无人机 高空长航时无人机
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高空长航时无人机编队协同侦察任务规划 被引量:5
17
作者 鲍学良 梁伟 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2012年第7期147-150,154,共5页
针对高空长航时无人机侦察任务规划特点,分析了高空长航时无人机执行侦察任务过程中的飞行航线约束和通信条件约束,以最小化无人机总飞行航程和最终编队飞行时间为优化目标,建立无人机编队协同侦察任务规划问题模型。同以往的通用侦察... 针对高空长航时无人机侦察任务规划特点,分析了高空长航时无人机执行侦察任务过程中的飞行航线约束和通信条件约束,以最小化无人机总飞行航程和最终编队飞行时间为优化目标,建立无人机编队协同侦察任务规划问题模型。同以往的通用侦察任务模型相比,该模型突出考虑了高空长航时无人机执行侦察任务过程的特点。以基本粒子群算法为基础,通过粒子群离散化和结合遗传算法进行改进,使其适用于求解复杂组合优化问题。仿真结果验证了算法求解复杂任务规划问题的有效性。 展开更多
关键词 高空长航时无人机 侦察 任务规划
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高空长航时无人机结构重量估算方法研究 被引量:4
18
作者 张毅 王和平 《航空计算技术》 2007年第4期37-40,共4页
在对高空长航时无人机总体参数统计数据分析的基础上,利用线性回归分析的方法并结合工程实践经验推导出高空长航时无人机结构重量估算公式;以美国的高空长航时无人机"全球鹰"(global hawk)为例进行估算,结果验证了结构重量评... 在对高空长航时无人机总体参数统计数据分析的基础上,利用线性回归分析的方法并结合工程实践经验推导出高空长航时无人机结构重量估算公式;以美国的高空长航时无人机"全球鹰"(global hawk)为例进行估算,结果验证了结构重量评估公式的合理性和可用性;在此评估公式的基础上运用数学方法推导出反映高空长航时无人机总体参数变化与结构重量变化规律的数学公式,并对总体参数的敏感性进行了分析。在飞机总体设计过程中,充分考虑总体设计参数对飞机各部分结构重量的影响规律,就能够使高空长航时无人机结构重量的估算结果更加准确合理。 展开更多
关键词 结构重量 总体参数 高空长航时无人机
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发展中的高空长航时无人机 被引量:13
19
作者 李爱军 沈毅 章卫国 《航空科学技术》 2001年第2期34-36,共3页
本文综述了高空长航时无人机的概况和特点,分析探讨了高空长航时无人机的关键技术和应用前景。
关键词 关键技术 高空长航 无人驾驶飞机 应用前景
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临近空间飞艇艇库外约束及稳定性分析 被引量:1
20
作者 张泰华 姜鲁华 +1 位作者 张冬辉 王立祥 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期72-80,共9页
临近空间飞艇在发放前通常停放在艇库内,一旦离开艇库就不可避免地受到艇库外天气,尤其地面风的影响,不仅影响飞艇发放操作的快捷和安全,而且还事关飞行试验的成败。文章建立了大型飞艇在地面受两侧约束时的力学模型,采用动力学方法,分... 临近空间飞艇在发放前通常停放在艇库内,一旦离开艇库就不可避免地受到艇库外天气,尤其地面风的影响,不仅影响飞艇发放操作的快捷和安全,而且还事关飞行试验的成败。文章建立了大型飞艇在地面受两侧约束时的力学模型,采用动力学方法,分析了受到地面风作用时飞艇的姿态和约束拉力的变化,得到地面风起时和风速稳定后的解析解,评估了飞艇受到地面风作用时的稳定性和安全性。通过分析得到在两侧约束条件下飞艇对正向风和侧风的承受极限,为临近空间飞艇采用两侧约束方式的可行性提供了判据,也为今后发展临近空间飞艇发放技术提供借鉴。 展开更多
关键词 临近空间飞艇 高空长航时演示验证飞艇 约束力 稳定性分析 发放技术
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