临近空间太阳能航空电源系统技术及其应用前景-王顺-solarbe文库

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临近空间太阳能航空电源系统技术及其应用前景上海太阳能工程技术研究中心有限公司 Shanghai Solar Energy Research Center Co., Ltd. 汇报人王顺引言临近空间飞行器应用前景目录提纲临近空间太阳能航空电源技术引言引言平流层是对流层顶端到海平面以上 50km处之间的大气层，其质量约占大气总质量的 1/4。临近空间（平流层）在 20km高度以内，气温不随高度变化，保持在 216.65K；在 20km～ 32km 之间，气温则随高度上升。平流层中几乎没有水汽凝结，没有雷雨等气象，也没有大气的上下对流，只有水平方向的流动，故称平流层。 20km-50km 引言临近空间（平流层）飞行器 LTA飞行器 HTA飞行器平流层飞艇平流层高空气球平流层半可控浮空器太阳能平流层飞机平流层无人机高超音速飞行器 HCV 太阳能临近空间飞行器的研发引言能源、动力设计结构设计电源系统设计总体设计太阳能临近空间飞行器航空电源系统设计应结合其自身特点，在充分利用循环能源的同时，引入模块化设计思想，增加其可靠性与可扩展性。太阳能应用参与研制的 “ 彩虹 ” 某系列太阳能平流层无人机参与研制的太阳能平流层飞艇临近空间太阳能航空电源技术临近空间太阳能航空电源技术临近空间太阳能航空电源技术临近空间半刚性太阳电池阵技术宽温锂离子电池技术临近空间电源系统控制技术参与研制的 “ 彩虹 ” 某系列太阳能平流层无人机电源系统联试太阳能平流层无人机电源系统设计临近空间太阳能航空电源技术临近空间半刚性太阳电池阵技术薄硅电池临近空间飞行器如大弦展比无人机机翼以及平流层飞艇飞艇囊体表面大多为弧面结构，要求太阳电池具备一定可弯曲度，薄硅太阳能电池弯曲程度好，同时其光电转化率则能达到 20～ 21.5。半刚性结构为保障电池阵安全性，将电池阵做成半刚性形式。其中柔性部分设计是为了更加与弧面贴合，刚性部分为了保障薄硅电池的安全性，整个临近空间航空用半刚性电池阵特点是轻量化、高强度。临近空间半刚性太阳电池阵在白天光照期为系统提供能量，输出的功率除满足白天任务功率消耗外，还应具备为蓄电池组进行充电的功率，满足飞行器夜间的功率需求；作用平流层无人机用薄硅太阳电池阵临近空间太阳能航空电源技术安全性可靠性作用宽温锂离子电池技术太阳能临近空间飞行器航空电源系统用锂离子蓄电池要求具有高能量密度以减轻储能系统的重量、安全性可靠性高、良好的低温特性，同时具有较高的一致性以便于筛选组合和电池的控制管理。宽温锂离子电池及壳体实现产品高能量密度、高耐候性、抗冲击等要求，产品循环充放电次数高、安全可靠等性能。临近空间环境下飞行器内部的环境温度较低，因此有必要对蓄电池组进行加热保温处理。这就要求锂离子蓄电池具有良好的低温特性，以降低环控所需的功率。平流层无人机用宽温锂电池组临近空间太阳能航空电源技术供电系统控制作用临近空间电源系统控制技术电源控制部分是临近空间航空电源系统分系统的控制核心，包括供电系统的电源控制器和配电系统的设备配电器两部分。电源控制器采用分布式 MPPT 控制方式，分为若干个电源控制模块，电源控制模块与飞控机通讯。设备配电由高压直流母线直接变换成低压直流，同时具备对相关用电设备的供电控制，与飞控机通讯。配电系统控制平流层无人机用电源控制器临近空间飞行器应用前景临近空间飞行器应用前景临近空间飞行器的优势处于目前战斗机的静升限和轨道飞行器最低高度之间，空间无人飞行器是这一空间内长时间执行任务很有前景的一种选择，其高度处于绝大多数地面防空导弹杀伤区之外，且在执行情报搜集和通信中继任务时可有效地实现广域覆盖。将无人飞行器送入平流层高度比发射卫星要快和便宜，能在危机发生时迅速地发射，并使其保持在目标地域上空，而低轨道卫星每天只能在某一时间段内处于目标地域上空。平流层无人飞行器还在导弹防御和补充卫星通信等方面存在巨大应用潜力。安全性廉价性拓展性临近空间飞行器应用前景预警探测主要作用未来发展应用领域凭借较长的滞空时间无人机上安装的大型探测设备，其监视和预警能力将大大超过普通预警飞机。太阳能平流层预警无人机的优点就是飞得高看得远，一般的战斗机没有其飞得高，防空导弹的射高也无法到达，太阳能平流层预警无人机在他所在的范围内可对战机进行导航，给自导导弹输入攻击数据，或者给弹道导弹提供敌方的地理位置，还可以作为反导系统的一个中间环节。太阳能平流层预警无人机能够弥补地面、空中、高空预警系统的不足，且价格便宜，是增强侦察预警能力的首选装备之一。太阳能平流层预警无人机不仅仅具备长时间预警的功能，还将必须具备攻击的能力，即实现发现的同时实现攻击的目的，而不需要引导截击机实现拦截。太阳能平流层预警无人机临近空间飞行器应用前景通讯中继主要作用未来发展应用领域太阳能平流层无人飞艇可以悬停在指定地域高空，为区域内作战部队提供中继通信服务。太阳能平流层飞艇作为通信平台与其他天基、空基或地基中继系统相比均有显著优势。如与卫星相比，太阳能平流层无人飞艇效费比高、机动性好、易于更新和维护。安装导航和定位系统的太阳能平流层无人飞艇可以提供战区级的导航与定位服务，同时也可应用于民用应急通讯中继。临近空间飞艇通讯中继临近空间飞行器应用前景导弹防御主要作用应用领域太阳能平流层无人浮空器一般由轻型复合材料制成，具有良好的红外和雷达隐身能力，且具备长航时以及区域固定的优势，同时弥补天基防御持续性、陆基防御的距离性以及传统航空防御的续航短板，既可用于战区内重点目标的前沿防空，又可同时执行空中巡逻、通信联络等任务。采用太阳能无人浮空器已成为未来导弹防御和空防的一个重要发展趋势。太阳能平流层无人浮空器在导弹防御和防空方面的应用潜力受到各国军方的重视。临近空间探空气球临近空间飞行器应用前景电子对抗拓展应用领域临近空间飞行器天基攻防太阳能平流层无人飞行器能利用持久定点留空和平流层区域的优势承担电子对抗和干扰任务，或携带高分辨率的光电 /红外成像、多光谱成像、雷达成像等监视侦察设备进行全天候不间断的实时监控。战时太阳能平流层无人飞行器可为精确打击武器提供目标指引，战后进行打击效果的评估。凭借巨大的运载能力，太阳能平流层无人飞行器上可以安装大量武器系统，从而使其成为高效的空中打击平台。感谢聆听