太陽能飛機：高空長航時飛行關鍵問題

目錄
叢書序
前言
第1章緒論1
1.1研究背景1
1.2高空長航時太陽能飛行器研究概況3
1.2.1“ERAST”研究計劃3
1.2.2“Zephyr”研究計劃5
1.2.3“Vulture”研制計劃5
1.2.4其他太陽能飛機研究計劃6
1.3相關領域研究進展9
1.3.1重力勢能儲能9
1.3.2梯度風動態(tài)能量提取11
1.4高空長航時飛行核心問題與本書主要內(nèi)容13
1.4.1核心問題13
1.4.2本書主要內(nèi)容14
第2章太陽能飛行器設計分析17
2.1引言17
2.2太陽能飛行器能源系統(tǒng)組成與研究現(xiàn)狀18
2.2.1光伏電池研究現(xiàn)狀分析19
2.2.2儲能電池研究現(xiàn)狀分析22
2.3以能量為中心的太陽能飛行器設計方法28
2.3.1太陽能飛行器翼載荷理論上限28
2.3.2太陽能飛行器設計參數(shù)確定方法30
2.3.3設計參數(shù)確定算例32
2.4本章小結(jié)37
第3章重力滑翔運動特征分析38
3.1引言38
3.2太陽能飛行器系統(tǒng)建模38
3.2.1動力學方程39
3.2.2氣動力計算方法39
3.2.3能源管理系統(tǒng)43
3.2.4太陽輻射強度估計模型43
3.2.5太陽能飛行器推進系統(tǒng)46
3.3重力滑翔解存在性條件47
3.3.1目標函數(shù)與邊界條件47
3.3.2*優(yōu)解存在性條件48
3.4重力滑翔運動特征52
3.4.1典型重力滑翔軌跡52
3.4.2初始速度對*優(yōu)滑翔軌跡的影響54
3.4.3初始高度對*優(yōu)滑翔軌跡的影響56
3.4.4重力滑翔長航時飛行可行性分析57
3.5本章小結(jié)59
第4章重力勢能量存儲等價性問題研究60
4.1引言60
4.2基于重力勢能儲能的航跡規(guī)劃方法60
4.2.1航跡規(guī)劃問題描述61
4.2.2太陽能飛行器推力與能量特性分析61
4.2.3航跡規(guī)劃方法63
4.2.4仿真應用與討論64
4.3太陽能飛行器電池質(zhì)量與飛行軌跡聯(lián)合優(yōu)化方法68
4.3.1飛行任務描述68
4.3.2航跡的GPM優(yōu)化方法70
4.3.3儲能電池質(zhì)量的PSO優(yōu)化算法76
4.3.4求解過程與數(shù)值優(yōu)化結(jié)果78
4.4基于重力勢能儲能的能源管理策略83
4.4.1基于平飛巡航的能源管理策略83
4.4.2基于重力勢能儲能的能源管理策略85
4.4.3仿真應用與比較87
4.4.4關鍵技術敏感性分析93
4.5重力勢能儲能與儲能電池儲能的等價性98
4.5.1航時因子定義98
4.5.2等價性計算與比較99
4.5.3對等價性影響的關鍵因素分析101
4.6本章小結(jié)109
第5章梯度風動態(tài)滑翔運動特征分析111
5.1引言111
5.2動態(tài)滑翔解存在性條件111
5.2.1梯度風動態(tài)滑翔模型111
5.2.2動態(tài)滑翔目標函數(shù)與邊界條件115
5.2.3動態(tài)滑翔*優(yōu)性條件116
5.3動態(tài)滑翔運動特征分析120
5.3.1數(shù)值解*優(yōu)軌跡120
5.3.2動態(tài)滑翔航跡分段特征分析121
5.3.3基于特征運動的動態(tài)滑翔125
5.4本章小結(jié)129
第6章梯度風動態(tài)滑翔能量提取基礎問題研究131
6.1引言131
6.2不同動態(tài)滑翔類型能量獲取效率研究131
6.2.1目標函數(shù)和邊界條件132
6.2.2不同動態(tài)滑翔類型航跡仿真134
6.2.3關于動態(tài)滑翔能量獲取效率的討論138
6.3梯度風場估計方法研究142
6.3.1問題描述143
6.3.2增廣粒子濾波參數(shù)估計方法144
6.3.3梯度風參數(shù)估計仿真147
6.3.4梯度風參數(shù)估計性能比較155
6.4梯度風對高空長航時飛行的影響157
6.4.1高空風場特點157
6.4.2高空長航時飛行建模分析158
6.4.3梯度風對飛行器爬升階段的影響分析161
6.4.4梯度風對飛行器滑翔階段的影響分析165
6.5動態(tài)滑翔的應用前景與挑戰(zhàn)分析168
6.5.1應用前景168
6.5.2面臨的挑戰(zhàn)173
6.6本章小結(jié)174
參考文獻175