升浮一体飞行器总体参数设计方法

临近空间飞行器近年来得到了广泛的关注和研究.为克服传统飞艇和太阳能飞机尺寸大、抗风能力差的缺点,本文提出了一种升浮一体飞行器概念方案,并对其总体参数设计方法进行研究.以能量平衡分析为核心,建立了太阳能电池系统、燃料电池系统、推进系统等子系统的数学模型,给出了适合于该飞行器的总体参数设计方法,并对总体设计参数进行了研究.结果表明,升浮一体飞行器相对于传统飞艇,体积下降了53％,长度下降了22％,起飞重量下降了4％.相对于固定翼太阳能飞机,翼展下降了52％,机翼面积减小了56 ％,起飞重量下降了3.5％.该类飞行器总体参数对飞行速度非常敏感,飞行速度从30 m/s提高至40 m/s时,起飞重量增加约1倍,艇体体积增大77％.提高太阳能电池、燃料电池和螺旋桨效率可有效降低起飞重量,且升浮一体飞行器比传统飞艇对上述参数更敏感.