Я просматривал некоторые проекты солнечной авиации и заметил, что они, похоже, повторяют дизайн планера.
Беспилотник Helios, показанный выше, представляет собой летающее крыло с большим удлинением.
А солнечный импульс наверху — это хрестоматийный планер с минимальной длиной шнура и большим размахом крыла.
Я понимаю, что идея заключается в том, что крыло с большим удлинением уменьшает паразитное сопротивление за счет уменьшения площади его поверхности, однако в этом случае вам не нужна максимально возможная площадь поверхности крыла?
Этот ответ показывает, что на индуктивное сопротивление не влияет удлинение крыльев, поэтому, если мы пытаемся бороться здесь только с паразитным сопротивлением, почему бы не сохранить размах крыла таким же, но сделать его шнур длиннее?
Разве дополнительные солнечные панели, которые вы можете разместить на крыле, не компенсируют любое сопротивление трения, вызванное более длинным шнуром?
Доведя это до крайности, не могли бы вы сделать какой-нибудь прямоугольник на солнечной энергии, который имел бы ширину (размах), сравнимую с указанными выше планерами, но длину (шнур) в два раза больше размаха?
Конечно, у вас будет достаточно энергии, чтобы заставить самолет летать, так есть ли другие конструктивные соображения, которые учитываются при выборе длины шнура для этих проектов с солнечными батареями?
Во-первых, потому что солнечные панели являются довольно посредственными источниками энергии на единицу площади. Среднее значение по отрасли, найденное с помощью быстрого поиска в Google, находится в диапазоне 200–300 Вт на квадратный метр, поэтому давайте будем очень оптимистичными и возьмем более высокое значение, , для раунда математики. Если вам нужны подробности, солнечное излучение на поверхности составляет около а лучший экспериментальный КПД фотоэлектрических элементов по годам представлен здесь .
Используя моторный планер ASH 26 в качестве примера, мы можем увидеть, так ли тривиальна солнечная энергия для самолета, как предлагает OP.
Предполагая, что наши панели сделаны из волшебной пыли, мы можем далее решить, что их вес пренебрежимо мал и что мы можем полностью покрыть поверхность. площади крыла, которую имеет этот планер, и что он будет работать, как будто при нормальном падении (Солнце находится под углом 90 ° к панели) все время. Таким образом, свободной энергии... что, к сожалению, только мощности, обеспечиваемой двигателем Ванкеля, используемого на реальном планере, и с которым он достигает очень скромного скороподъемность. Это даже не учитывая, что батареи также являются очень неэффективными источниками энергии на единицу массы по сравнению с углеводородами.
Теперь, что касается второй части запроса ОП, как насчет увеличения хорды крыла для увеличения площади? Это также случается терпеть неудачу по разным причинам. Коэффициент аэродинамического сопротивления:
Это уравнение быстро иллюстрирует, почему планеры имеют длинные крылья: более высокий AR обеспечивает более низкий коэффициент индуктивного сопротивления. Другой член, паразитное сопротивление, либо безразличен к хорде, либо медленно растет вместе с ней из-за перехода пограничного слоя в ламинарных конструкциях профиля.
Мы можем прийти к выводу, что для данной поверхности крыло с более высоким AR будет менее тормозным решением.
Таким образом, все нынешние попытки создать самолет на солнечных батареях пытаются увеличить площадь за счет удлинения крыльев и ограничены конструктивными ограничениями, такими как изгибающий момент в основании, который, как вы можете ясно видеть, они пытаются уменьшить, размещая двигатели в крыльях. обеспечивая некоторое облегчение за счет увеличения инерции крена.
Добавление хорды к существующему крылу делает следующее:
Эти три фактора влияют друг на друга, и их следует учитывать.
Сопротивление D дозвукового самолета с неподвижным крылом равно
Подъемная сила L = вес W (справедливое приближение при стационарном полете на малых углах):
Подставим (2) в (1):
С:
Заменять в (3):
Итак, теперь мы можем видеть, что делает увеличение хорды при сохранении того же промежутка.
Три из четырех указанных выше факторов увеличивают лобовое сопротивление, а вес является квадратичным фактором, и мы надеемся компенсировать увеличение лобового сопротивления большей движущей силой. Мы увеличиваем лобовое сопротивление, вес, сложность, стоимость...
Продуманная конструкция самолета противоречила бы этому.
Вы определенно можете добавить хорды к крыльям, но это тот же вопрос эффективности. Редко вы жертвуете аэродинамической эффективностью, чтобы нести больший вес.
Но в этом случае преимущества добавления хорды для увеличения площади поверхности имеют свои преимущества, хотя сохранение пропорций одинакового размера и простое увеличение всего крыла также может быть выбором. И давайте не будем забывать о возможности добавления площади к хвосту.
Другая возможность - увеличить размер самолета, так как вес на единицу площади поверхности увеличивается с увеличением размера. Также помогает повышение эффективности солнечных элементов и емкости аккумуляторов.
Также обратите внимание на преимущества пролетной нагрузки самолета НАСА. (немного больше веса на концах, возможно, было улучшением)
тихий летчик
YAHсохраняет
тихий летчик
YAHсохраняет
AEhere поддерживает Монику
YAHсохраняет
AEhere поддерживает Монику
YAHсохраняет
AEhere поддерживает Монику
YAHсохраняет
Роберт ДиДжованни
AEhere поддерживает Монику
Роберт ДиДжованни