RU2672310C1 - Способ энергетического обеспечения летательного аппарата при помощи солнечных батарей, использующих рассеянный и отраженный от подстилающей поверхности свет, и летательный аппарат, реализующий данный способ - Google Patents
Способ энергетического обеспечения летательного аппарата при помощи солнечных батарей, использующих рассеянный и отраженный от подстилающей поверхности свет, и летательный аппарат, реализующий данный способ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672310C1 RU2672310C1 RU2017124357A RU2017124357A RU2672310C1 RU 2672310 C1 RU2672310 C1 RU 2672310C1 RU 2017124357 A RU2017124357 A RU 2017124357A RU 2017124357 A RU2017124357 A RU 2017124357A RU 2672310 C1 RU2672310 C1 RU 2672310C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- solar panels
- underlying surface
- diffused
- solar batteries
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000005436 troposphere Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000005437 stratosphere Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001409926 Aeronautes Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
- B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
- B64D27/24—Aircraft characterised by the type or position of power plants using steam or spring force
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
- H02S10/40—Mobile PV generator systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/50—On board measures aiming to increase energy efficiency
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к области воздухоплавательной техники. Способ энергетического обеспечения летательного аппарата основан на использовании солнечных батарей, использующих рассеянный и отраженный от подстилающей поверхности свет для летательного аппарата тяжелее или легче воздуха, предназначенного для движения в тропосфере и/или стратосфере при помощи двигателей, приводимых в действие электрической энергией, включающий винтомоторные и турбореактивные двигатели. Для выработки электрической энергии используют солнечные батареи, преобразующие рассеянный и отраженный от подстилающей поверхности, включая облака, свет видимого, а также ультрафиолетового спектра. Солнечные батареи размещают на нижней, обращенной во время полета к земле части крыльев, корпуса летательного аппарата, а также на боковых поверхностях его корпуса или фюзеляжа. Летательный аппарат выполнен с возможностью реализации способа. Группа изобретений направлена на повышение энерговооруженности. 2 н. и 4 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области воздухоплавательной техники, а более конкретно - к способу энергетического обеспечения летательного аппарата при помощи солнечных батарей, использующих рассеянный и отраженный от подстилающей поверхности свет и собственно летательному аппарату, реализующий данный способ.
Настоящее изобретение может найти применение при создании и эксплуатации различных авиационных систем, включая беспилотные и гибридные летательные аппараты, созданные для целей транспорта, мониторинга и наблюдения.
В основу настоящего изобретения положена задача создания такого принципиально нового способа энергетического обеспечения летательного аппарата при помощи солнечных батарей, который позволял бы достигать существенного повышения энерговооруженности, а соответственно, грузоподъемности и дальности полета летательного аппарата за счет использования рассеянного и отраженного от подстилающей поверхности света.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению являются патент US 7,137,592 В2 в котором описан гибридный дирижабль, состоящий из внешней оболочки, множества наполненных гелием конвертов, и полностью электрической двигательной установки. Он может иметь высокий коэффициент удлинения крыла. В некоторых вариантах, гибридный дирижабль может быть запущен только с помощью подъемной силы газа, а аэродинамическая подъемная сила может быть обеспечено полностью электрической двигательной установкой. Фотоэлектрический преобразователь и высокая энергетическая плотность мощности системы хранения могут быть объединены, чтобы увеличить мощность двигательной установки. Высокий коэффициент сжатия крыла обеспечивает низкое аэродинамическое сопротивление и может обеспечить для гибридного дирижабля возможность полетов на высоте не менее около 100000 футов. За счет постоянной зарядки системы аккумулирования электроэнергии, гибридный дирижабль в некоторых вариантах может оставаться в воздухе в течение нескольких месяцев или даже лет. Гибридный дирижабль может функционировать в качестве средства наблюдения и рекогносцировки и связи.
Близким аналогом является также проект Solar Impulse (регистрационный номер прототипа HB-SIA) - швейцарский проект по созданию самолета, использующего исключительно энергию солнца (солнечные батареи). Это первый в мире пилотируемый самолет, способный летать за счет энергии Солнца теоретически неограниченно долго, запасая энергию в аккумуляторных батареях и набирая высоту днем.
Разработан компанией Solar Impulse, имеет размах крыла, сравнимый с Airbus A340 (63 метра), массу - 1600 кг. Крейсерская скорость - 70 км/ч. Прототип летательного аппарата, предназначенного для кругосветного перелета и пропаганды альтернативной энергетики. Представлен публике 26 июня 2009 года швейцарским аэронавтом Бертраном Пикаром. Первый полет совершил 3 декабря 2009 года. Испытания прошли на авиабазе Дюбендорф.
Солнечные батареи вырабатывают электроэнергию, которая используется для питания 4 электродвигателей и зарядки аккумуляторов.
Недостатками описанных выше аналогов является то, что они не используют энергия отраженного и рассеянного света, поскольку солнечные батарею размещены только на верхней поверхности крыльев, что существенно снижает энерговооруженность летательного аппарата, что легко видеть из технических характеристик указанных аналогов. Кроме того, рассмотренные аналоги используют винтовую тягу, что неэффективно на больших высотах при разреженном воздухе, в то время как большая энерговооруженность аппарата позволила применить, в частности, турбовентиляторный двигатель нового типа.
Задачи изобретения решены и недостатки прототипа устранены в реализованном согласно настоящему изобретению способе энергетического обеспечения летательного аппарата при помощи солнечных батарей, использующих рассеянный и отраженный от подстилающей поверхности свет для летательного аппарата тяжелее или легче воздуха, предназначенного для движения в тропосфере и/или стратосфере при помощи двигателей, приводимых в действие электрической энергией, включая, но не ограничивая винтомоторные и турбореактивные двигатели, отличающийся тем, что для выработки электрической энергии используют солнечные батареи, преобразующие рассеянный и отраженный от подстилающей поверхности, включая облака, свет видимого, а также ультрафиолетового спектра, при этом солнечные батареи размещают по меньшей мере на нижней, обращенной во время полета к земле части крыльев, при их наличии, и корпуса летательного аппарата, а также необязательно на боковых поверхностях его корпуса или фюзеляжа.
Технически целесообразно в данном способе после получения электрической энергии от солнечных батарей, накапливать ее в суперконденсаторах, размещенных на борту летательного аппарата.
Также технически целесообразно целиком реализовать летательный аппарат на описанных выше технических принципах.
При реализации летательного аппарата также технически целесообразно реализовать его в виде автономного аппарата легче воздуха, у которого солнечные батареи размещены на всей его оболочке.
Кроме того, целесообразно для оптимизации весовых характеристик летательного аппарата интегрировать солнечные батареи непосредственно в его обшивку или оболочку.
Также для отработки всех условий эксплуатации целесообразно реализовать указанный летательный аппарат как в пилотируемом, так и в беспилотном вариантах.
За счет реализации заявленного способа достигаются следующие технические результаты:
- существенно (приблизительно во столько раз, во сколько возрастает общая площадь солнечных батарей) повышается энерговооруженность летательного аппарата;
- летательный аппарат можно снабдить более мощными движителями, повысить его грузоподъемность и дальность полета.
Настоящее изобретение будет раскрыто в нижеследующем примере реализации гибридного летательного аппарата тяжелее воздуха, имеющего фюзеляж и крылья, снабженного электрическими двигателями, смонтированными на крыльях, а крылья в свою очередь заполнены гелием или водородом для создания дополнительной подъемной силы. На верхней поверхности крыльев, на нижней поверхности крыльев, на боковых сторонах фюзеляжа смонтированы пленочные солнечные батареи высокой энергоотдачи, которые используют рассеянный и отраженный от подстилающей (земной) поверхности и облаков свет, в том числе и ультрафиолетового спектра. Электрическая энергия также накапливается в компактных суперкоденсаторах, смонтированных внутри фюзеляжа летательного аппарата.
Летательный аппарат имеет возможность подъема с земной поверхности за счет дополнительной подъемной силы газа, находящегося в крыльях, движения в тропосфере и/или стратосфере при помощи двигателей, приводимых в действие электрической энергией, включая, как винтомоторные (для движения в тропосфере), так и турбовентиляторные двигатели.
По сравнению со всеми способами, известными авторам, данный способ позволяет существенно повысить энерговооруженность летательного аппарата, кроме того, летательный аппарат можно снабдить более мощными движителями, повысить его грузоподъемность и дальность полета при соблюдении полной экологичности.
Claims (6)
1. Способ энергетического обеспечения летательного аппарата при помощи солнечных батарей, использующих рассеянный и отраженный от подстилающей поверхности свет для летательного аппарата тяжелее или легче воздуха, предназначенного для движения в тропосфере и/или стратосфере при помощи двигателей, приводимых в действие электрической энергией, включая, но не ограничивая винтомоторные и турбореактивные двигатели, отличающийся тем, что для выработки электрической энергии используют солнечные батареи, преобразующие рассеянный и отраженный от подстилающей поверхности, включая облака, свет видимого, а также ультрафиолетового спектра, при этом солнечные батареи размещают по меньшей мере на нижней, обращенной во время полета к земле части крыльев, при их наличии, и корпуса летательного аппарата, а также необязательно на боковых поверхностях его корпуса или фюзеляжа.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после получения электрической энергии от солнечных батарей, ее накапливают в суперконденсаторах, размещенных на борту летательного аппарата.
3. Летательный аппарат, реализующий способ по п. 1.
4. Летательный аппарат по п. 3, отличающийся тем, что он является автономным аппаратом легче воздуха, у которого солнечные батареи размещены на всей его оболочке.
5. Летательный аппарат по п. 3, отличающийся тем, что он является автономным аппаратом легче воздуха, у которого солнечные батареи интегрированы в его оболочку, либо являются его оболочкой или обшивкой.
6. Летательный аппарат по п. 3, как в пилотируемом, так и в беспилотном вариантах.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017124357A RU2672310C1 (ru) | 2017-07-10 | 2017-07-10 | Способ энергетического обеспечения летательного аппарата при помощи солнечных батарей, использующих рассеянный и отраженный от подстилающей поверхности свет, и летательный аппарат, реализующий данный способ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017124357A RU2672310C1 (ru) | 2017-07-10 | 2017-07-10 | Способ энергетического обеспечения летательного аппарата при помощи солнечных батарей, использующих рассеянный и отраженный от подстилающей поверхности свет, и летательный аппарат, реализующий данный способ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2672310C1 true RU2672310C1 (ru) | 2018-11-13 |
Family
ID=64327955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017124357A RU2672310C1 (ru) | 2017-07-10 | 2017-07-10 | Способ энергетического обеспечения летательного аппарата при помощи солнечных батарей, использующих рассеянный и отраженный от подстилающей поверхности свет, и летательный аппарат, реализующий данный способ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2672310C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH045198A (ja) * | 1990-04-23 | 1992-01-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池式電気飛行機 |
US7137592B2 (en) * | 2004-05-24 | 2006-11-21 | The Boeing Company | High-aspect ratio hybrid airship |
DE102011105922A1 (de) * | 2011-06-29 | 2013-01-03 | Airbus Operations Gmbh | Zusatzstromversorgung für Fahrzeuge, insbesondere Luftfahrzeuge |
RU2556134C2 (ru) * | 2013-08-27 | 2015-07-10 | Михаил Григорьевич Карпухин | Дирижабль с электродвигателем и способ его эксплуатации |
-
2017
- 2017-07-10 RU RU2017124357A patent/RU2672310C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH045198A (ja) * | 1990-04-23 | 1992-01-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池式電気飛行機 |
US7137592B2 (en) * | 2004-05-24 | 2006-11-21 | The Boeing Company | High-aspect ratio hybrid airship |
DE102011105922A1 (de) * | 2011-06-29 | 2013-01-03 | Airbus Operations Gmbh | Zusatzstromversorgung für Fahrzeuge, insbesondere Luftfahrzeuge |
RU2556134C2 (ru) * | 2013-08-27 | 2015-07-10 | Михаил Григорьевич Карпухин | Дирижабль с электродвигателем и способ его эксплуатации |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhu et al. | Solar-powered airplanes: A historical perspective and future challenges | |
Gao et al. | The equivalence of gravitational potential and rechargeable battery for high-altitude long-endurance solar-powered aircraft on energy storage | |
CN108839807B (zh) | 一种新型的火星飞行器组合推进系统 | |
CN102627147A (zh) | 一种可垂直起降固定翼单人飞行器 | |
Thipyopas et al. | Design and development of a small solar-powered UAV for environmental monitoring application | |
CN206141833U (zh) | 无人飞行系统 | |
RU2672310C1 (ru) | Способ энергетического обеспечения летательного аппарата при помощи солнечных батарей, использующих рассеянный и отраженный от подстилающей поверхности свет, и летательный аппарат, реализующий данный способ | |
CN109204844B (zh) | 临近空间无人机动力系统及混合动力方法 | |
US10775586B2 (en) | Glitter belt: atmospheric reflectors to reduce solar irradiance | |
Harmats et al. | Hybrid-propulsion high-altitude long-endurance remotely piloted vehicle | |
RU2706842C1 (ru) | Летательный аппарат и способ его энергетического обеспечения | |
Li et al. | Design of hybrid electric propulsion system for long endurance small UAV | |
Babayomi et al. | Energy efficiency in unmanned aircraft systems: A review | |
CN207388955U (zh) | 向高空中电动民用航空飞机无线供电的空中发电机器人 | |
Wilkins et al. | Critical design parameters for a low altitude long endurance solar powered UAV | |
Ma et al. | Parametric sensitivity study of unmanned buoyancy-lifting aerial vehicle | |
Zhan | Flight Endurance Extension of Medium Altitude Long Endurance UAV Based on Solar Energy System | |
Dinca et al. | Solar UAVs—More Aerodynamic Efficiency or More Electrical Power? Energies 2023, 16, 3778 | |
Łukasik et al. | Full-electric, hybrid and turbo-electric technologies for future aircraft propulsion systems | |
Karabetsky | Conceptual design of solar unmanned aerial vehicle | |
Gammill et al. | Aerodynamic Analysis of Manta Ray Inspired Fixed and Flapping-Wing Drones for High Altitude Venus Exploration | |
Orkisz et al. | Prospective alternative propulsion systems for unmanned aerial vehicles | |
DeSouza | Conceptual design of an unmanned aerial vehicle for mars exploration (MISCAV) | |
Saxena | Fly a Solar Plane! | |
Singh Kaur | Study and comparison of different types of powered aircrafts for the future commercial aviation |