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标题: 抛砖引玉：太阳能飞机交流 [打印本页]
作者: 水哥    时间: 2013-11-1 12:42
标题: 抛砖引玉：太阳能飞机交流
本帖最后由 水哥 于 2013-11-1 12:39 编辑

一年一度的2013全国科研类航空航天模型锦标赛结束了，有一个感觉是每年这个比赛都在大学生的小圈子里默默的开始，然后悄无声息的结束。但我觉得无论成绩好坏，比赛没有失败者，因为每个人在赛场都有收获，所以这次想放一批图来向模友们展示太阳能飞机，权当抛砖引玉，希望能有更多学校的同学们来交流，大家多多交流才会有进步。 (, 下载次数: 16)

我们今年的太阳能飞机，翼展6m 内段为复合材料，外段轻木 全动平尾，流线型机身。
(, 下载次数: 21)
因为内段是复合材料的原因，机翼弯曲成一个漂亮的弧线
(, 下载次数: 19)
真是大家伙！
(, 下载次数: 16)
比赛的时候少了一点点运气，起飞的时间不是很长。赛后我们又一次放飞我们的飞机，看着飞机翱翔在天空，莫名的感动。毕竟对这台做了三四个月的大家伙有了感情，飞机上天以后就给了她生命！只有亲身经历才能体会到这种感觉
(, 下载次数: 16) (, 下载次数: 17)
全动平尾
(, 下载次数: 17)
翼台
(, 下载次数: 16)
队员在宾馆检修飞机，几乎所有学校都是修机修到最后一刻，没办法，太阳能电池实在是太脆弱了
(, 下载次数: 17)
我们的长航时太阳能飞机电源系统的主控板，比赛结束以后带着这套系统在比赛场地飞了很久，纯太阳能动力肯定不科学，有遮挡或者天气不好就没法飞行，以后的方向就是带着能量收集管理系统上天，来实现长航时的要求。这样太阳能这个亮点才不会鸡肋，应用才有前景。我们的终极目标是让飞机能够昼夜飞行，路还很长。

特别感谢：巴毅 当时做长航时太阳能电源需要用到合适的锂电池，放电C数不用太大但是质量一定要足够轻，市面上很多电池C数足够但是质量太重，找了很多电池都没有挑选到合适的，机缘巧合在巴毅的店里找到了质量轻但是放电足够的电池，和巴毅兄弟聊天的时候偶然发现我们都对太阳能飞机感兴趣，二话没说就自己帮我组了一组电池，测试好以后直接说送给我，只要我们的飞机飞起来就行。其实一块电池并没有多少钱，但模友间的这种互帮互助让我很感动。实际试验下来虽然电池没有包装，但质量的确不错，几十个深度循环下来电池依然坚挺。 这段并非广告，只是给同样喜欢太阳能的巴毅兄弟一个交代，也算是我们间接的实现你的梦想吧！巴毅的电池也曾经使用清洁能源翱翔在天际！


比赛就这样结束了，虽然飞机都有受伤，但是至少看着自己制作的飞机翱翔在天际是一件很有成就感的事，来证明自己的价值。像我们这种科研类的比赛和竞技类的比赛不同，更多偏向于思想的交流和碰撞。在学校认为自己的方案肯定是最棒的，等到赛场以后蓦然发现强中自有强中手，发现自己的不足，也是进步。我认为，一场比赛不仅仅是为了挑战别人，更重要的，是证明自己。希望大家调整竞技的心态，抱着学习交流的态度来享受所有的比赛吧!





作者: autohero    时间: 2013-11-1 13:31
为什么不用V尾呢
作者: 25776348    时间: 2013-11-1 13:32
我擦居然是沙发
作者: 我是小学生    时间: 2013-11-1 13:33
路过
作者: redarmy    时间: 2013-11-1 13:36
参数保密哇~
作者: 貌似高手    时间: 2013-11-1 13:40
新嫩路过……
作者: wczhi7898    时间: 2013-11-1 13:49
不错 帮顶
作者: 那年我们222    时间: 2013-11-1 13:53
不错，，，，，，，，，
作者: dell17999    时间: 2013-11-1 13:55
在哪里比赛，事先说一下哦
作者: hhp1822    时间: 2013-11-1 13:57
没有普及就难有交流
作者: hyathins    时间: 2013-11-1 14:18
我觉得这种有着共同的兴趣爱好，相见恨晚，能够给予技术或物质上力所能及的帮助而不求回报的人才是真正的模友。这样的人往往会换来别人给予的更大的帮助。
作者: xiao东    时间: 2013-11-1 14:19
翅膀够大
作者: 狂飞300米    时间: 2013-11-1 14:21
漂过
作者: chencydt    时间: 2013-11-1 15:23
学习学习
作者: 大山里的飞手    时间: 2013-11-1 15:25
赞一个

作者: mrduke    时间: 2013-11-1 17:57
14楼看来很恨那些来比赛的人了！
作者: czh2389302614    时间: 2013-11-1 17:58
厉害厉害！！！
作者: 灰机哥哥    时间: 2013-11-1 19:03
真是个大家伙
作者: txch    时间: 2013-11-1 20:07
值得研究.
作者: lsyallen    时间: 2013-11-1 20:51
这啥情况
作者: 晴天曙光    时间: 2013-11-1 21:30
现在的转换能有20%么？当年我记得中科院发了一篇SCI，就是讲他们改进了薄膜，另光转换率提高了5%，，，，，，

作者: Amin668    时间: 2013-11-1 22:24
应该太阳能结合燃料动力，做长航时飞行！
作者: feiwu    时间: 2013-11-1 22:39
炸鸡是大场面
作者: ym5123f3s48    时间: 2013-11-2 08:08
19-522！飘过
作者: 水哥    时间: 2013-11-2 14:00
晴天曙光 发表于 2013-11-1 21:30
现在的转换能有20%么？当年我记得中科院发了一篇SCI，就是讲他们改进了薄膜，另光转换率提高了5%，，，，， ...

现在太阳能电池片已经有20%效率了，但我们用的这款电池片效率只有17%-18%之间

作者: 水哥    时间: 2013-11-2 14:11
hyathins 发表于 2013-11-1 14:18
我觉得这种有着共同的兴趣爱好，相见恨晚，能够给予技术或物质上力所能及的帮助而不求回报的人才是真正的模 ...

对！本来模友之间就是一个很小的圈子，很感谢那些帮助过我们的人

作者: zx1100236    时间: 2013-11-2 16:33
太大了 带出带进的不方便啊
作者: 晴天曙光    时间: 2013-11-2 23:53
水哥 发表于 2013-11-2 14:00
现在太阳能电池片已经有20%效率了，但我们用的这款电池片效率只有17%-18%之间

那动力岂不是很不足？先给蓄电池充电？然后再放电？
我看他们的产业转化就是做成路灯系统，白天充电一整天可以给led路灯照明10小时

作者: 水哥    时间: 2013-11-3 14:55
晴天曙光 发表于 2013-11-2 23:53
那动力岂不是很不足？先给蓄电池充电？然后再放电？
我看他们的产业转化就是做成路灯系统，白天充电一整 ...

动力是很弱 比赛规则要求不能有外部的电源供电 所以只能依靠太阳能电池片供电


作者: coolmao    时间: 2013-11-3 16:25
本帖最后由 coolmao 于 2013-11-3 16:26 编辑

其实17%的效率 功重比是勉强能飞的。21.8%的进口太阳能片更好。这个效率刚刚够满功率。。我这些天研究了不少。只要太阳够力。21.8%的太阳能板。有可能还能给蓄电池充电。当然。飞机的重量可能已经没有可能再装一个电池了.可是往往天不如人愿，一般情况下。太阳能板的发电效率被烂天气抵消了至少30% 能保持平飞，已经很不容易了 。要想满功率。要到高海拔的地方。可能太阳能板的功率才能长时间发挥出90%以上

最后纠正一点。。。就是如果飞机飞得高。用FPV飞。飞到云层上。那太阳能的效率就完全足够了。只要电机不烧。飞多久都行 理论是理论。要飞上运层。不只要要多长时间。而且太阳能飞机是很轻的。不抗风。

作者: 水哥    时间: 2013-11-3 22:16
coolmao 发表于 2013-11-3 16:25
其实17%的效率 功重比是勉强能飞的。21.8%的进口太阳能片更好。这个效率刚刚够满功率。。我这些天研究了不少 ...

看来您是懂行的人。只用太阳能电池片飞是不现实的，影响因素太多。还是加上锂电池和相应的电源管理电路最稳妥现实。按现在大多数学校的水平，一般天气维持飞行是没问题的，但是每次飞行都做着摔机的准备，相当一台“一次性飞机”、我认为下一步把载机平台做的稳定一点，才有接下来深入研究的可能

作者: coolmao    时间: 2013-11-3 23:45
水哥 发表于 2013-11-3 22:16
看来您是懂行的人。只用太阳能电池片飞是不现实的，影响因素太多。还是加上锂电池和相应的电源管 ...

我一直在寻找，能否有机会去国外邮寄几片测试用的 砷化镓太阳能电池。那效率是刚刚的据说能翻倍。当然。人家研究所能不能提供这类电池片也是个问题。这种电池片还是秘密么？如果是，那我多半也没机会拿到样品
作者: dawei8000    时间: 2013-11-4 11:27
今日莱特，一定要顶！
作者: coolmao    时间: 2013-11-4 12:37
本帖最后由 coolmao 于 2013-11-4 12:45 编辑
晴天曙光 发表于 2013-11-2 23:53
那动力岂不是很不足？先给蓄电池充电？然后再放电？
我看他们的产业转化就是做成路灯系统，白天充电一整 ...


我之前也迷糊过这个问题。其实你知道能量守恒就行，路灯的LED 白天在太阳能蓄电的时候是不使用的。 如果白天这个路灯也开的话。到晚上肯定没电

2A电路输出能力的太阳能板，白天都是晴天的情况下。电流肯定不到2A。有1A-1.4A已经很好了。短时间可能有2A（天气很通透太阳大才行）


例子1： 路灯太阳能板 功率12V 5A / 60W  按普通日照量。平均电流比方 2.5A  那这个太阳能板。平均功率就是30W  这样。LED路灯必须要小于30W 比如用25W的路灯。这样 在路灯杆里装一个12V的电瓶， 这样的话，白天就算开一天的路灯。晚上电瓶还是能用几个小时的。具体几个小时 算吧。5W是路灯给太阳能板剩下的功，按12V算等于400MA电流。 如果电瓶是4AH  那白天日照量必须保证有10个小时才能给电池充满电，晚上才能10个小时有电给路灯供应.  算明白了 可是还有一点，60W的天阳能板，面积应该是1/3平方米  按1平方米180W计算。现在目前太阳能板效率基本是180-250W之间一平方米

作者: 水哥    时间: 2013-11-4 12:54
coolmao 发表于 2013-11-3 23:45
我一直在寻找，能否有机会去国外邮寄几片测试用的 砷化镓太阳能电池。那效率是刚刚的据说能翻倍。当然。人 ...

这种电池国内其实也有，一般都是卫星等航天产品上用的，但是很容易氧化所以在地面使用必须封装，这重量就上来了。而且，效率刚刚的价钱更是刚刚的
作者: 塞斯纳驱逐目标    时间: 2013-11-4 13:02
昌航队员来帮顶！顺便吐槽下今年组委会选的破赛场！！！
作者: 水哥    时间: 2013-11-4 13:06
塞斯纳驱逐目标 发表于 2013-11-4 13:02
昌航队员来帮顶！顺便吐槽下今年组委会选的破赛场！！！

昌航今年的太阳能飞机做的很漂亮！赞一个！

作者: yhybear    时间: 2013-11-4 14:18
我顶你们，接着研究！能说大概一下各个环节的转换效率吗？
作者: 水哥    时间: 2013-11-4 14:37
yhybear 发表于 2013-11-4 14:18
我顶你们，接着研究！能说大概一下各个环节的转换效率吗？

太阳能电池片的转换效率在17.5%左右，理论上每片（尺寸156*156）有4W功率（测试条件1000W/m2），实际下来每片能有1W左右。

作者: yhybear    时间: 2013-11-4 14:43
水哥 发表于 2013-11-4 14:37
太阳能电池片的转换效率在17.5%左右，理论上每片（尺寸156*156）有4W功率（测试条件1000W/m2），实际下来 ...

能量收集管理系统的效率有多少？应该让太阳能电池板工作在最佳负载状态吧？
作者: 水哥    时间: 2013-11-4 14:55
yhybear 发表于 2013-11-4 14:43
能量收集管理系统的效率有多少？应该让太阳能电池板工作在最佳负载状态吧？

对，能量管理系统总的效率在95%左右。太阳能电池的最大功率跟踪系统非常有效，可以把电机的使用效率提升10%-20%

作者: 水哥    时间: 2013-11-4 14:58
yhybear 发表于 2013-11-4 14:43
能量收集管理系统的效率有多少？应该让太阳能电池板工作在最佳负载状态吧？

但是如果把飞机继续做大就要加入电压变换等模块的话整体效率还会降低一些，尤其是升压电路，做大电流并且高效的电路很难。
作者: yhybear    时间: 2013-11-4 15:07
水哥 发表于 2013-11-4 14:58
但是如果把飞机继续做大就要加入电压变换等模块的话整体效率还会降低一些，尤其是升压电路，做大电流并且 ...

是的，你们做的已经很不错了。支持你们继续研究。

作者: 水哥    时间: 2013-11-4 15:08
yhybear 发表于 2013-11-4 15:07
是的，你们做的已经很不错了。支持你们继续研究。

感谢您的鼓励与支持！


作者: WU3075    时间: 2013-11-4 15:50
并不是飞机问题，而是太阳能电池制造工艺水平问题，只有突破太阳能电池现有的水平工艺，有一个新的突破，太阳能飞机就会发出光芒
作者: coolmao    时间: 2013-11-4 21:55
水哥 发表于 2013-11-4 12:54
这种电池国内其实也有，一般都是卫星等航天产品上用的，但是很容易氧化所以在地面使用必须封装，这重量就 ...

所以我想能否有人出售这种样品电池。用过都无所谓。当实验用。呵呵 反正这东西据说有剧毒。砷就有哦。 这类不是薄膜的么？应该不会重的。是在合成纤维上制作的好像
作者: coolmao    时间: 2013-11-4 22:09
水哥 发表于 2013-11-4 14:37
太阳能电池片的转换效率在17.5%左右，理论上每片（尺寸156*156）有4W功率（测试条件1000W/m2），实际下来 ...

单晶硅我记得是125*125单片  0.5V 6A电流
作者: 灰机哥哥    时间: 2013-11-5 22:53
再顶 高科技
作者: 宝安风暴    时间: 2013-11-6 00:21



大开眼界，长知识了，谢谢

作者: 云南模友    时间: 2013-11-6 10:50
能量比太小了！！！除非到80%
作者: CKKGTT    时间: 2013-12-8 21:47
国内的太阳能厂商只顾赚钱，不愿意开发新技术。这样的电池片非常易碎，串联的话，其中一块电池片有问题，整个回路就失效。
作者: 水哥    时间: 2013-12-9 15:22
CKKGTT 发表于 2013-12-8 21:47
国内的太阳能厂商只顾赚钱，不愿意开发新技术。这样的电池片非常易碎，串联的话，其中一块电池片有问题，整 ...

兄弟其实和厂商没什么关系，易碎是电池片本身的性质决定的，厂商这是躺着也中枪啊 至于碎裂以后的问题就要在电路设计的时候考虑到，留足冗余度

作者: CKKGTT    时间: 2013-12-9 21:09
水哥 发表于 2013-12-9 15:22
兄弟其实和厂商没什么关系，易碎是电池片本身的性质决定的，厂商这是躺着也中枪啊 至于碎裂以后的问题就要 ...

Solar Impulse 上面用的也是单晶硅的太阳能电池片，国内没有人能做出来。效率比国内的高，而且可以30度弯曲。
作者: CKKGTT    时间: 2013-12-9 21:14
水哥 发表于 2013-12-9 15:22
兄弟其实和厂商没什么关系，易碎是电池片本身的性质决定的，厂商这是躺着也中枪啊 至于碎裂以后的问题就要 ...

solar impulse 上面用的那种太阳能电池参数如下：
1. 光电转换效率：22%
2. 单片尺寸： 125mm*125mm

3. 单片功率：3.34W
4. 单片重量： 8克
5. 曲翘度：可30度弯曲（对机翼表面太重要了）


作者: 水哥    时间: 2013-12-9 22:13
CKKGTT 发表于 2013-12-9 21:14
solar impulse 上面用的那种太阳能电池参数如下：
1. 光电转换效率：22%
2. 单 ...

因为比赛是厂商赞助指定的多晶硅电池，所以性能就只能这样了 但是你说的solar Impulse上面的电池我真是长见识了！还得向您多多求教！我知道的效率高点的电池是那种砷化镓电池，航天用，价格太贵也没法搞到
作者: CKKGTT    时间: 2013-12-11 07:56
水哥 发表于 2013-12-9 22:13
因为比赛是厂商赞助指定的多晶硅电池，所以性能就只能这样了 但是你说的solar Impulse上面的电池我真是长 ...

相互学习， 卫星上的三结堆电池确实是目前效率最高的太阳能电池，能达到最高能将近40%的转化效率，但是如果算上它的重量，它的能量密度会被降低，再加上高昂的价格，solar impulse 最终并没有采用它。  最终采用的电池片如上所述，功率3.34W，重量8克，能弯曲， 非常理想的能量密度和柔性度。
作者: liufei0079    时间: 2013-12-11 11:26
本帖最后由 liufei0079 于 2013-12-11 11:29 编辑

电路不是蛮懂 但感觉动力部分可以尝试更大的轻质桨型，比如碳纤维框架式蒙皮。低KV盘式电机，大减速比齿轮，可能投入大，但桨效估计会比你们现在大小的桨要提高不少。不知道你们现在多大的桨，但感觉6米翼展，桨直径可以上1米以上

作者: 鹰隼    时间: 2013-12-11 22:27
现在不是有薄膜太阳能电池板吗
作者: 水哥    时间: 2013-12-11 23:16
本帖最后由 水哥 于 2013-12-11 23:27 编辑
CKKGTT 发表于 2013-12-11 07:56
相互学习， 卫星上的三结堆电池确实是目前效率最高的太阳能电池，能达到最高能将近40%的转化效率 ...


按这个数据来说，这个参数的确很理想，甚至可以直接拿电池表面作蒙皮用作承力的结构，可以省下不少重量。但是晶体硅电池本来就易碎，能弯曲是不是因为封装技术改善的原因而不是本身电池有改进？PS：Solar Impulse 的这种可以弯曲的单晶硅电池是否可以市面买到？


作者: 水哥    时间: 2013-12-11 23:21
鹰隼 发表于 2013-12-11 22:27
现在不是有薄膜太阳能电池板吗

对，薄膜太阳能电池质量会轻，但是因为技术不成熟效率没有晶体硅太阳能电池高
作者: 鹰隼    时间: 2013-12-11 23:28
水哥 发表于 2013-12-11 23:21
对，薄膜太阳能电池质量会轻，但是因为技术不成熟效率没有晶体硅太阳能电池高

应该太阳能电池给锂电充电，锂电给动力供电，没有阳光的时候也能飞行！

作者: 水哥    时间: 2013-12-11 23:40
liufei0079 发表于 2013-12-11 11:26
电路不是蛮懂 但感觉动力部分可以尝试更大的轻质桨型，比如碳纤维框架式蒙皮。低KV盘式电机，大减速比齿轮， ...

我们的桨是16寸的。估计现在大多数队伍对于太阳能电池和机体结构方面优化的潜力已经压榨的差不多了，要提高性能只能从动力组这边优化。动力组虽然很重要，但也是一个很头疼的问题。变量太多反而选择很困难。其实除非定制，市面上的所有电机都不适合这种小电流高效率的应用，加上大多数螺旋桨也都是高速桨，所以这一系列的计算，定制很少有学校有实力能承担下来。如果有企业愿意参与进来合作的话这个问题就很好解决了。我觉得您说的碳纤维框架蒙皮的桨真是一个很好的启发！因为桨做这么大转速可以很低，所以结构不用特别强，配合好减速组和电机（因为现有电机KV值做不了太低，只能减速），效率一定提升很多！
作者: 水哥    时间: 2013-12-11 23:42
鹰隼 发表于 2013-12-11 23:28
应该太阳能电池给锂电充电，锂电给动力供电，没有阳光的时候也能飞行！

对！前面帖子里介绍的就有这部分的功能
作者: 鹰隼    时间: 2013-12-11 23:50
水哥 发表于 2013-12-11 23:42
对！前面帖子里介绍的就有这部分的功能

有发展前途！长航时无人机

作者: CKKGTT    时间: 2013-12-18 21:32
水哥 发表于 2013-12-11 23:16
按这个数据来说，这个参数的确很理想，甚至可以直接拿电池表面作蒙皮用作承力的结构，可以省下不少重量 ...

这种太阳能电池本身和普通的硅基电池不一样，它是在金属铜的基础上生长出来的。

作者: 飞飞萌萌    时间: 2014-8-6 16:05
请问下太阳能飞机在哪代加工的？
作者: 孤独的火枪    时间: 2014-8-6 17:46
有点先进
作者: HKing    时间: 2014-8-9 15:31
下面带个锂电包，穿云完了伞投，这不能解决低空光照不足？或者直接加套动力穿云用，然后伞投。说太阳能也不能一条路走死，好板子贵吧

随便说的，我玩室内机
作者: 水哥    时间: 2014-11-14 16:31
飞飞萌萌 发表于 2014-8-6 16:05
请问下太阳能飞机在哪代加工的？

全都是我们自己做的

作者: 水哥    时间: 2014-11-14 16:33
HKing 发表于 2014-8-9 15:31
下面带个锂电包，穿云完了伞投，这不能解决低空光照不足？或者直接加套动力穿云用，然后伞投。说太阳能也不 ...

锂电池投下来砸到花花草草就不好了  的确完全用太阳能电池飞行只是一个噱头，真正要有使用价值还是要带上电池和电源管理系统。





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