Modelado y simulación del perfil de vuelo y espectro de potencia para UAV solar alimentado en el espacio cercano
Autores: Zhang, Liang; Ma, Dongli; Yang, Muqing; Yang, Xiaopeng; Yu, Yayun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Modelado y simulación del perfil de vuelo y espectro de potencia para UAV solar alimentado en el espacio cercano
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Drones alimentados por energía solar
Perfil de vuelo
Espectro de potencia
Balance energético
Parámetros de rendimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Actualmente, varios vehículos aéreos no tripulados (VANT) impulsados por energía solar han logrado 24 horas de crucero ininterrumpido. Sin embargo, los modelos que pueden crucero durante semanas o incluso meses sin interrupción son minoría. El progreso tecnológico requiere la mejora de subsistemas y también depende de la planificación precisa del perfil de vuelo y del espectro de energía en un ciclo de trabajo prolongado. Combinado con los datos de prueba obtenidos durante el desarrollo de un VANT impulsado por energía solar, este documento establece modelos matemáticos y físicos sistemáticos de sistemas aerodinámicos, energéticos y de propulsión, que pueden reflejar el cambio en los parámetros de rendimiento con las condiciones de vuelo y la atenuación del rendimiento con el tiempo. Además, se propone una estrategia de control de trayectoria basada en el principio de máxima utilización de energía, y se establece el modelo de balance energético de cada etapa de vuelo. Sobre la base de la estrategia, se analizan el perfil de vuelo típico y el espectro de energía de un VANT impulsado por energía solar. Finalmente, los parámetros de entrada se descomponen en parámetros de tarea (ventana de tiempo de despegue, temporada de vuelo, latitud de vuelo, peso de despegue) y parámetros de rendimiento (relación sustentación-resistencia, densidad de batería secundaria), y se estudian sus efectos en la viabilidad de la misión respectivamente. Los métodos de investigación y las conclusiones de este documento tienen un significado de referencia para la planificación de misiones y trayectorias de VANT impulsados por energía solar.
Descripción
Actualmente, varios vehículos aéreos no tripulados (VANT) impulsados por energía solar han logrado 24 horas de crucero ininterrumpido. Sin embargo, los modelos que pueden crucero durante semanas o incluso meses sin interrupción son minoría. El progreso tecnológico requiere la mejora de subsistemas y también depende de la planificación precisa del perfil de vuelo y del espectro de energía en un ciclo de trabajo prolongado. Combinado con los datos de prueba obtenidos durante el desarrollo de un VANT impulsado por energía solar, este documento establece modelos matemáticos y físicos sistemáticos de sistemas aerodinámicos, energéticos y de propulsión, que pueden reflejar el cambio en los parámetros de rendimiento con las condiciones de vuelo y la atenuación del rendimiento con el tiempo. Además, se propone una estrategia de control de trayectoria basada en el principio de máxima utilización de energía, y se establece el modelo de balance energético de cada etapa de vuelo. Sobre la base de la estrategia, se analizan el perfil de vuelo típico y el espectro de energía de un VANT impulsado por energía solar. Finalmente, los parámetros de entrada se descomponen en parámetros de tarea (ventana de tiempo de despegue, temporada de vuelo, latitud de vuelo, peso de despegue) y parámetros de rendimiento (relación sustentación-resistencia, densidad de batería secundaria), y se estudian sus efectos en la viabilidad de la misión respectivamente. Los métodos de investigación y las conclusiones de este documento tienen un significado de referencia para la planificación de misiones y trayectorias de VANT impulsados por energía solar.