临近空间太阳能无人机增升减阻技术综述

doi:10.7527/S1000-6893.2023.29644

Abstract

Abstract:

Near space solar powered UAVs are special aircraft falling in between aircraft and spacecraft. Due to the constraints by the photoelectric conversion efficiency of solar cells and the energy density of energy storage cells， improving the aerodynamic efficiency and propeller propulsion efficiency of solar UAVs in nearby space is an important technical means to ensure the mission execution ability and permanent flight capability of this type of UAV platform. However， the low Reynolds number effect has brought serious difficulties and challenges to the research and design goals of increasing lift and reducing drag for the aircraft， as well as energy conservation and consumption reduction. In response to this issue， this article investigates the current research status of lift enhancement and drag reduction technologies for solar powered UAVs in near space from five aspects： airfoil design， aerodynamic layout design， propeller/wing aerodynamic coupling design， flow control technology， and propeller efficiency design. It summarizes the technical routes of existing lift enhancement and drag reduction measures， and analyzes the advantages and disadvantages of different lift enhancement and drag reduction methods. Finally， suggestions are offered for the development of near space solar UAV lift enhancement and drag reduction technologies.

Key words: near space, solar powered UAV, lift enhancement and drag reduction, aerodynamic design, flow control method

CLC Number:

V211

Guangjia LI, Hongbo WANG, Kai ZHANG, Zhisheng YI. Lift enhancement and drag reduction technologies of solar powered unmanned aerial vehicles in near space: Review[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2024, 45(5): 529644-529644.

Figures/Tables 24

Fig.1

Fig.2

Fig.3

Fig.4

Table 1

Fig.5

Fig.6

Fig.7

Fig.8

Fig.9

Fig.10

Fig.11

Fig.12

Fig.13

Fig.14

Fig.15

Table 2

Fig.16

Fig.17

Fig.18

Fig.19

Fig.20

Fig.21

Fig.22

References 75

1	李锋，白鹏. 飞行器低雷诺数空气动力学［M］. 北京：中国宇航出版社， 2017：10-13.
	LI F， BAI P. Aerodyanamics of aircraft at low Reynolds number［M］. Beijing： China Aerospace Press， 2017：10-13 （in Chinese）.
2	LISSAMAN P S. Low-Reynolds-number airfoils［J］. Annual Review of Fluid Mechanics， 1983， 15： 223-239.
3	左伟. 低雷诺数下机翼气动特性研究及控制［D］. 南京：南京航空航天大学， 2016： 12-40.
	ZUO W. Research and control of aerodynamic characteristics of wing at low Reynolds number［D］.Nanjing： Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， 2016： 12-40 （in Chinese） .
4	MUELLER T J， BATILL S M. Experimental studies of separation on a two-dimensional airfoil at low Reynolds numbers［J］. AIAA Journal， 1982， 20（4）： 457-463.
5	白鹏，崔尔杰，李锋，等. 对称翼型低雷诺数小攻角升力系数非线性现象研究［J］. 力学学报， 2006， 38（1）： 1-8.
	BAI P， CUI E J， LI F， et al. Study of the nonlinear lift coefficient of the symmetrical airfoil at low Reynolds number near the 0° angle of attack［J］. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics， 2006， 38（1）： 1-8 （in Chinese）.
6	黄江涛，刘刚，高正红. 飞行器气动综合优化设计理论与方法［M］. 北京：科学出版社， 2022： 58-164.
	HUANG J T， LIU G， GAO Z H. Theory and method of aerodynamic comprehensive optimization design of aircraft［M］. Beijing： Science Press， 2022： 58-164 （in Chinese）.
7	GOPALARATHNAM A， SELIG M. Low speed NLF airfoils -A case study in inverse airfoil design［C］∥ Proceedings of the 37th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Reston： AIAA， 1999.
8	张维智，贺德馨，张兆顺. 低雷诺数高升力翼型的设计和实验研究［J］. 空气动力学学报， 1998， 16（3）： 363-367.
	ZHANG W Z， HE D X， ZHANG Z S. The design and experiment study for a high airfoil at low Reynold numbers［J］. Acta Aerodynamica Sinica， 1998， 16（3）： 363-367 （in Chinese）.
9	孔繁美，华俊，向锦武，等. 高升力与失速特性缓和的翼型设计研究［J］. 北京航空航天大学学报， 2002， 28（2）： 235-237.
	KONG F M， HUA J， XIANG J W， et al. Design and research of high-lift mild-stall airfoils［J］. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics， 2002， 28（2）： 235-237 （in Chinese）.
10	左林玄，王晋军. 低雷诺数翼型的优化设计［J］. 兵工学报， 2009， 30（8）： 1073-1077.
	ZUO L X， WANG J J. Airfoil design optimization at low Reynolds number［J］. Acta Armamentarii， 2009， 30（8）： 1073-1077 （in Chinese）.
11	张亚锋，宋笔锋，李占科. 高升力翼型的气动优化设计和实验研究［J］. 飞行力学， 2006， 24（4）： 70-72.
	ZHANG Y F， SONG B F， LI Z K. Aerodynamic optimization design and experiment study for a high-lift airfoil［J］. Flight Dynamics， 2006， 24（4）： 70-72 （in Chinese）.
12	邓磊，乔志德，杨旭东，等. 高升阻比自然层流翼型多点/多目标优化设计［J］. 空气动力学学报， 2011， 29（3）： 330-335.
	DENG L， QIAO Z D， YANG X D， et al. Multi-point/objective optimization design of high lift-to-drag ratio for NLF airfoils［J］. Acta Aerodynamica Sinica， 2011， 29（3）： 330-335 （in Chinese）.
13	陈学孔，郭正，易凡，等. 低雷诺数翼型的气动外形优化设计［J］. 空气动力学学报， 2014， 32（3）： 300-307.
	CHEN X K， GUO Z， YI F， et al. Aerodynamic shape optimization and design of airfoils with low Reynolds number［J］. Acta Aerodynamica Sinica， 2014， 32（3）： 300-307 （in Chinese）.
14	李帝辰，杨龙，魏闯，等. 低雷诺数翼型多点气动优化设计方法研究［J］. 航空科学技术， 2020， 31（12）： 16-25.
	LI D C， YANG L， WEI C， et al. Study on multi-point aerodynamic optimization method of low Reynolds number airfoil［J］. Aeronautical Science & Technology， 2020， 31（12）： 16-25 （in Chinese）.
15	SELIG M， MCGRANAHAN B. Wind tunnel aerodynamic tests of six airfoils for use on small wind turbines［C］∥ Proceedings of the 42nd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Reston： AIAA， 2004.
16	PADULA S L， GUMBERT C R， LI W. Aerospace applications of optimization under uncertainty［J］. Optimization and Engineering， 2006， 7（3）： 317-328.
17	张庆，薛榕融，马浩统. 低雷诺数仿生分离流翼型气动特性初探［J］. 航空动力学报， 2022， 37（7）： 1516-1527.
	ZHANG Q， XUE R R， MA H T. Preliminary study on aerodynamic characteristics of bionic separated flow airfoil with low Reynolds number［J］. Journal of Aerospace Power， 2022， 37（7）： 1516-1527 （in Chinese）.
18	张子良，张明明. 仿生减阻翼型的气动性能［J］. 航空动力学报， 2021， 36（8）： 1740-1748.
	ZHANG Z L， ZHANG M M. Aerodynamic performance for bionic drag-reducing airfoil［J］. Journal of Aerospace Power， 2021， 36（8）： 1740-1748 （in Chinese）.
19	关惠仁，方斌，刘文玺，等. 低雷诺数下仿生翼型的动力特性数值模拟［J］. 舰船科学技术， 2022， 44（2）： 18-23.
	GUAN H R， FANG B， LIU W X， et al. Numerical simulation research on dynamic characteristics of bionic airfoil under low Reynolds number［J］. Ship Science and Technology， 2022， 44（2）： 18-23 （in Chinese）.
20	陶真新，李绍斌，宋西镇. 低雷诺数下柔性翼型气动性能分析［J］. 力学与实践， 2017， 39（2）： 145-151.
	TAO Z X， LI S B， SONG X Z. The aerodynamic performance of a flexible airfoil at low Reynolds number［J］. Mechanics in Engineering， 2017， 39（2）： 145-151 （in Chinese）.
21	GIGUERE P， LEMAY J， DUMAS G. Gurney flap effects and scaling for low-speed airfoils［C］∥ Proceedings of the 13th Applied Aerodynamics Conference. Reston： AIAA， 1995.
22	STORMS B， JANG C. Lift enhancement of an airfoil using a Gurney flap and vortex generators［C］∥ Proceedings of the 31st Aerospace Sciences Meeting. Reston： AIAA， 1993.
23	BROWN L， FILIPPONE A. Aerofoil at low speeds with Gurney flaps［J］. The Aeronautical Journal， 2003， 107（1075）： 539-546.
24	崔钊，李建波，赵洪. 翼型加装格尼襟翼的低雷诺数气动特性实验研究［J］. 实验流体力学， 2013， 27（4）： 1-6.
	CUI Z， LI J B， ZHAO H. Experimental study on aerodynamic characteristics of airfoil equipped with Gurney flaps at low Reynolds numbers［J］. Journal of Experiments in Fluid Mechanics， 2013， 27（4）： 1-6 （in Chinese）.
25	李亚臣，王晋军. GURNEYFLAP增升研究综述［J］. 航空学报， 2000， 21（4）： 380-382.
	LI Y C， WANG J J. Summary of GURNEYFLAP Ascension research［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2000， 21（4）： 380-382 （in Chinese）.
26	石文，李广佳，仪志胜，等. 临近空间太阳能无人机应用现状与展望［J］. 空天技术， 2022（1）： 83-90.
	SHI W， LI G J， YI Z S， et al. Current status and prospect of solar-powered unmanned aerial vehicle application in near space［J］. Aerospace Technology， 2022（1）： 83-90 （in Chinese）.
27	苑轩. 我国首款大型太阳能无人机完成两万米高空飞行［J］. 中国航天， 2017（7）： 33.
	YUAN X. China’s first large-scale solar drone completed 20， 000 meters high altitude flight［J］. Aerospace China， 2017（7）： 33 （in Chinese）.
28	马东立，张良，杨穆清，等. 超长航时太阳能无人机关键技术综述［J］. 航空学报， 2020， 41（3）： 623418.
	MA D L， ZHANG L， YANG M Q， et al. Review of key technologies of ultra-long-endurance solar powered unmanned aerial vehicle［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2020， 41（3）： 623418 （in Chinese）.
29	阙建锋，王维军，吴宇. 利于减少配平损失的太阳能飞机构型设计［J］. 北京航空航天大学学报， 2016， 42（7）： 1479-1485.
	QUE J F， WANG W J， WU Y. Design of solar-powered aircraft configuration for reducing trim loss［J］. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics， 2016， 42（7）： 1479-1485 （in Chinese）.
30	赵炜，黄江流，周洲，等. 菱形翼布局太阳能无人机螺旋桨滑流影响研究［J］. 北京航空航天大学学报， 2020， 46（7）： 1296-1306.
	ZHAO W， HUANG J L， ZHOU Z， et al. Effects of propeller slipstream on diamond joined-wing configuration solar-powered UAV［J］. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics， 2020， 46（7）： 1296-1306 （in Chinese）.
31	SCHARPF D， MUELLER T. An experimental study of a closely coupled tandem wing configurationat low Reynolds numbers［C］∥ Proceedings of the Flight Simulation Technologies Conference and Exhibit. Reston： AIAA， 1990.
32	李广佳，李锋，石文. 串置翼型数值模拟及气动特性分析［J］. 飞机设计， 2006， 26（1）： 19-24.
	LI G J， LI F， SHI W. Numerical simulations of tandem-airfoil［J］. Aircraft Design， 2006， 26（1）： 19-24 （in Chinese）.
33	王红波，祝小平，周洲，等. 太阳能无人机螺旋桨滑流气动特性分析［J］. 西北工业大学学报， 2015， 33（6）： 913-920.
	WANG H B， ZHU X P， ZHOU Z， et al. Aerodynamic investigation on propeller slipstream flows for solar powered airplanes［J］. Journal of Northwestern Polytechnical University， 2015， 33（6）： 913-920 （in Chinese）.
34	WU M J， SHI Z W， XIAO T H， et al. Energy optimization and investigation for Z-shaped Sun-tracking morphing-wing solar-powered UAV［J］. Aerospace Science and Technology， 2019， 91： 1-11.
35	周伟，马培洋，郭正，等. 基于翼尖链翼的组合固定翼无人机研究［J］. 航空学报， 2022， 43（9）： 325946.
	ZHOU W， MA P Y， GUO Z， et al. Research on combined fixed-wing UAV based on wing tip chain wing［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2022， 43（9）： 325946 （in Chinese）.
36	KROO I. Propeller-wing integration for minimum induced loss［J］. Journal of Aircraft， 1986， 23（7）： 561-565.
37	RAKSHITH B R， DESHPANDE S M， NARASIMHA R， et al. Optimal low-drag wing planforms for tractor-configuration propeller-driven aircraft［J］. Journal of Aircraft， 2015， 52（6）： 1791-1801.
38	BORER N K， PATTERSON M D， VIKEN J K， et al. Design and performance of the NASA SCEPTOR distributed electric propulsion flight demonstrator［C］∥ 16th AIAA Aviation Technology， Integration， and Operations Conference. Reston： AIAA， 2016.
39	STOLL A M， BEVIRT J， MOORE M D， et al. Drag reduction through distributed electric propulsion［C］∥ 14th AIAA Aviation Technology， Integration， and Operations Conference. Reston： AIAA， 2014.
40	VELDHUIS L M. Propeller wing aerodynamic interference［D］. Delft： Delft University of Technology， 2005.
41	杨伟，范召林，吴文华，等. 考虑滑流影响的分布式螺旋桨布局优化设计［J］. 空气动力学学报， 2021， 39（3）： 71-79.
	YANG W， FAN Z L， WU W H， et al. Optimal design of distributed propeller layout considering slipstream effect［J］. Acta Aerodynamica Sinica， 2021， 39（3）： 71-79 （in Chinese）.
42	王科雷，周洲，祝小平，等. 低雷诺数多螺旋桨/机翼耦合气动设计［J］. 航空学报， 2018， 39（8）： 121918.
	WANG K L， ZHOU Z， ZHU X P， et al. Multi-propeller/wing coupled aerodynamic design at low Reynolds number［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2018， 39（8）： 121918 （in Chinese）.
43	WANG H B， GAN W B， LI D C. An investigation of the aerodynamic performance for a propeller-aided lift-enhancing double wing configuration［J］. Aerospace Science and Technology， 2020， 105： 105991.
44	王红波. 基于动力诱导增升垂直起降气动设计研究［D］. 西安：西北工业大学， 2018： 63-97.
	WANG H B. Aerodynamic design of vertical takeoff and landing based on dynamic induced lift［D］.Xi'an： Northwestern Polytechnical University， 2018： 63-97 （in Chinese） .
45	石清. 机翼增升减阻的流动控制研究［D］. 长沙：国防科技大学， 2017： 63-100.
	SHI Q. Study on flow control of wing lift and drag reduction［D］.Changsha： National University of Defense Technology， 2017： 63-100 （in Chinese） .
46	JIRÁSEK A. Vortex-generator model and its application to flow control［J］. Journal of Aircraft， 2004， 42： 1486-1491.
47	BRUNET V， FRANÇOIS C， GARNIER E， et al. Experimental and numerical investigations of vortex generators effects： AIAA-2006-3027 ［R］. Reston：AIAA， 2006.
48	GODARD G， STANISLAS M. Control of a decelerating boundary layer. Part 1： Optimization of passive vortex generators［J］. Aerospace Science and Technology， 2006， 10（3）： 181-191.
49	张惠，赵宗德，周广鑫，等. 涡发生器参数对风力机翼型性能影响实验研究［J］. 太阳能学报， 2017， 38（12）： 3399-3405.
	ZHANG H， ZHAO Z D， ZHOU G X， et al. Experimental investigation of effect of vortex generator’s parameter on performance of wind turbine aerofoil［J］. Acta Energiae Solaris Sinica， 2017， 38（12）： 3399-3405 （in Chinese）.
50	宗昕. 大型飞机机翼增升减阻技术研究［D］. 南京：南京航空航天大学， 2012： 41-59.
	ZONG X. Research on wing lift and drag reduction technology of large aircraft［D］.Nanjing： Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， 2012： 41-59 （in Chinese）.
51	VELDHUIS L， VERVOORT E. Drag effect of a dented surface in a turbulent flow［C］∥ Proceedings of the 27th AIAA Applied Aerodynamics Conference. Reston： AIAA， 2009.
52	BEVES C C， BARBER T J. Aerofoil flow separation suppression using dimples［J］. The Aeronautical Journal， 2011， 115（1168）： 335-344.
53	焦雪文，张立茹，牛佳佳，等. 低雷诺数下凹坑结构对翼型层流分离影响的数值研究［J］. 可再生能源， 2021， 39（3）： 346-352.
	JIAO X W， ZHANG L R， NIU J J， et al. Numerical study on the influence of dimples structure on airfoil laminar flow separation under low Reynolds number［J］. Renewable Energy Resources， 2021， 39（3）： 346-352 （in Chinese）.
54	WAHIDI R， BRIDGES D H. Effects of distributed suction on an airfoil at low Reynolds number［J］. AIAA Journal， 2012， 50（3）： 523-539.
55	刘沛清，马利川，屈秋林，等. 低雷诺数下翼型层流分离泡及吹吸气控制数值研究［J］. 空气动力学学报， 2013， 31（4）： 518-524， 540.
	LIU P Q， MA L C， QU Q L， et al. Numerical investigation of the laminar separation bubble control by blowing/suction on an airfoil at low Re number［J］. Acta Aerodynamica Sinica， 2013， 31（4）： 518-524， 540 （in Chinese）.
56	邓雄，赵志杰，王秋旺，等. 基于前缘合成双射流的飞翼布局纵向气动控制特性研究［J］. 空气动力学学报， 2022， 40（5）： 79-90.
	DENG X， ZHAO Z J， WANG Q W， et al. Research on longitudinal aerodynamic control characteristics of flying wing based on leading-edge dual synthetic jets［J］. Acta Aerodynamica Sinica， 2022， 40（5）： 79-90 （in Chinese）.
57	LIAN Y S， SHYY W， VIIERU D， et al. Membrane wing aerodynamics for micro air vehicles［J］. Progress in Aerospace Sciences， 2003， 39（6-7）： 425-465.
58	李冠雄，马东立，杨穆清，等. 低雷诺数翼型局部振动非定常气动特性［J］. 航空学报， 2018， 39（1）： 121427.
	LI G X， MA D L， YANG M Q， et al. Unsteady aerodynamic characteristics of airfoil with local oscillation at low Reynolds number［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2018， 39（1）： 121427 （in Chinese）.
59	娄斌. 低空太阳能无人机设计及增升减阻技术研究［D］. 杭州：浙江大学， 2019： 72-94.
	LOU B. Design of low-altitude solar unmanned aerial vehicle and research on lift and drag reduction technology［D］.Hangzhou： Zhejiang University， 2019： 72-94 （in Chinese）.
60	ZHA G C， PAXTON C. A novel airfoil circulation augment flow control method using co-flow jet［C］∥ 2nd AIAA Flow Control Conference. Reston： AIAA， 2004.
61	张顺磊，杨旭东，宋笔锋，等. 应用协同射流原理的旋翼翼型增升减阻试验研究［J］. 航空工程进展， 2021， 12（4）： 44-51， 67.
	ZHANG S L， YANG X D， SONG B F， et al. Experimental investigation of lift enhancement and drag reduction of rotor airfoil using co-flow jet concept［J］. Advances in Aeronautical Science and Engineering， 2021， 12（4）： 44-51， 67 （in Chinese）.
62	宋超，杨旭东，朱敏，等. 应用离散型协同射流的翼型增升减阻研究［J］. 西北工业大学学报， 2015， 33（2）： 191-196.
	SONG C， YANG X D， ZHU M， et al. Investigating lift increase and drag reduction for airfoils using discrete CFJ（co-flow jet）［J］. Journal of Northwestern Polytechnical University， 2015， 33（2）： 191-196 （in Chinese）.
63	于金革，牛中国，梁华，等. 等离子体用于飞翼布局模型增升减阻试验研究［J］. 空气动力学学报， 2015， 33（6）： 823-827.
	YU J G， NIU Z G， LIANG H， et al. Experimental investigation on flying wing lift enhancement and drag reduction by plasma［J］. Acta Aerodynamica Sinica， 2015， 33（6）： 823-827 （in Chinese）.
64	阳鹏宇，张鑫，赖庆仁，等. 机翼尺度效应对等离子体分离流动控制特性的影响［J］. 力学学报， 2021， 53（12）： 3321-3330.
	YANG P Y， ZHANG X， LAI Q R， et al. Experimental investigation of the influence of scaling effects of wings on the flow separation control using plasma actuators［J］. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics， 2021， 53（12）： 3321-3330 （in Chinese）.
65	LARRABEE E. Practical design of minimum induced loss propellers［R］. 1979.
66	D’ANGELO S， BERARDI F， MINISCI E. Aerodynamic performances of propellers with parametric considerations on the optimal design［J］. The Aeronautical Journal， 2002， 106（1060）： 313-320.
67	MORGADO J， ABDOLLAHZADEH M， SILVESTRE M A R， et al. High altitude propeller design and analysis［J］. Aerospace Science and Technology， 2015， 45： 398-407.
68	项松，王吉，张利国，等. 一种高效率螺旋桨设计方法［J］. 航空动力学报， 2015， 30（1）： 136-141.
	XIANG S， WANG J， ZHANG L G， et al. A design method for high efficiency propeller［J］. Journal of Aerospace Power， 2015， 30（1）： 136-141 （in Chinese）.
69	梁撑刚，郁新华，龚军锋. 一种无人机螺旋桨的快速优化设计方法［J］. 航空计算技术， 2017， 47（2）： 76-79.
	LIANG C G， YU X H， GONG J F. A quick approach to optimum design of UAV propeller［J］. Aeronautical Computing Technique， 2017， 47（2）： 76-79 （in Chinese）.
70	刘芳，杜绵银，岳良明. 高空低雷诺数高效螺旋桨设计［C］∥ 第三届中国航空科学技术大会，2017：15-21.
	LIU F， DU M Y， YUE L M. High efficiency propeller design at low Reynolds number and high altitude［C］∥The 3rd China Aeronautical Science and Technology Conference， 2017：15-21 （in Chinese）.
71	刘坤澎，王海峰，江泓鑫，等. 螺旋桨多设计点气动优化方法和变桨距角策略［J］. 航空学报， 2023，40：doi：10.7527/S1000-6893.2023.28831.
	LIU K P， WANG H F， JIANG H X， et al. Aerodynamic optimization method of propeller multi-design points and variable pitch angle strategy［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2023， 40：doi：10.7527/S1000-6893.2023.28831.
72	WEI Y L， QIAN Y J， BIAN S Y， et al. Experimental study of the performance of a propeller with trailing-edge serrations［J］. Acoustics Australia， 2021， 49（2）： 305-316.
73	朱敏，杨旭东，宋超，等. 应用协同射流控制的临近空间螺旋桨高增效方法［J］. 航空学报， 2014， 35（6）： 1549-1559.
	ZHU M， YANG X D， SONG C， et al. High synergy method for near space propeller using co-flow jet control［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2014， 35（6）： 1549-1559 （in Chinese）.
74	李玉杰，罗振兵，邓雄，等. 合成双射流控制NACA0015翼型大攻角流动分离试验研究［J］. 航空学报， 2016， 37（3）： 817-825.
	LI Y J， LUO Z B， DENG X， et al. Experimental investigation on flow separation control of stalled NACA0015 airfoil using dual synthetic jet actuator［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2016， 37（3）： 817-825 （in Chinese）.
75	程钰锋，李洪亮，祝方正. 临近空间介质阻挡放电特性及其提高螺旋桨性能的数值分析［J］. 飞机设计， 2016， 36（5）： 7-14.
	CHENG Y F， LI H L， ZHU F Z. Numerical study on the characteristics of the dielectric barrier discharge and plasma to enhance propeller characteristics in near space［J］. Aircraft Design， 2016， 36（5）： 7-14 （in Chinese）.

名称	气动构型	翼展/m	重量/kg	国家	试验年份
Helios	飞翼布局	75.3	720	美国	2003
Solar50	常规布局	50	159	美国	2015
Aquila	飞翼布局	43	453	美国	2016
Zephyr-S	常规布局	25	75	英国	2018
Owl	常规布局	9.5	11.8	俄罗斯	2016
彩虹	常规布局	45		中国	2017
启明星-50	常规布局			中国	2022
EAV-3	常规布局	>20	53	韩国	2016

气动构型	C_L	C_D	C_L/C_D
单独机翼	0.490 2	0.051 68	9.49
拉力螺旋桨构型	0.498 7	0.056 81	8.78
动力诱导增升构型	0.501 6	0.049 28	10.18
拉力螺旋桨构型气动增量/%	1.73	9.93	-7.48
动力诱导增升构型气动增量/%	2.33	-4.64	7.27

[1]	Haifeng WANG, Kunpeng LIU, Hongxin JIANG, Chenxi DU. Aerodynamic optimization method of propeller multi⁃design points and variable pitch angle strategy [J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2024, 45(9): 528831-528831.
[2]	Xiaofei YANG, Tailu SUN, Dejun MENG, Haibao YIN, Yongmei WANG. Aerodynamic design method for core⁃driven fan stage considering multiple modes [J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2024, 45(2): 128625-128625.
[3]	Xianzhong GAO, Xiaolong DENG, Yujie WANG, Zheng GUO, Zhongxi HOU. General planning method for energy optimal flight path of solar⁃powered aircraft in near space [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2023, 44(8): 27265-027265.
[4]	Xiaolong DENG, Xixiang YANG, Bingjie ZHU, Zhenyu MA, Zhongxi HOU. Simulation research and key technologies analysis of intelligent stratospheric aerostat Loon [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2023, 44(8): 127412-127412.
[5]	Chunpeng LI, Zhansen QIAN, Xiasheng SUN. Trailing edge deformation matrix aerodynamic design for long-range civil aircraft variable camber wing [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2023, 44(7): 127335-127335.
[6]	Junhong LI, Xuhong JIN, Chunfeng LIU, Wenbo MIAO, Xiaoli CHENG. Microaerodynamic experiment and computation of near space high speed vehicles [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2023, 44(6): 127072-127072.
[7]	Yuhong CUI, Yizhe XU, Fanxi LYU, Fei ZHAO, Yujia ZHANG, Jiameng SUN, Guang ZUO. Influencing factors of weapon separation of hypersonic vehicles in near space [J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2023, 44(24): 128539-128539.
[8]	Xuhui ZHANG, Chunlei XIE, Sijia LIU, Ming YAN, Siyuan XING. Development needs and difficulty analysis for smart morphing aircraft [J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2023, 44(21): 529302-529302.
[9]	Xiaofeng WANG, Feng QU, Junjie FU, Zeyu WANG, Chaoyu LIU, Junqiang BAI. Discrete adjoint-based aerodynamic design optimization for hypersonic inward turning inlet [J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2023, 44(19): 128352-128352.
[10]	Zhiguang SHI, Yujie YANG, Zongyu ZUO. Multi-element coupled modeling and simulation for multi-capsule near-space airships [J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2023, 44(16): 228451-228451.
[11]	Jiameng SUN, Guang ZUO, Yizhe XU, Ruofan DU, Yuhong CUI. Numerical simulation of weapon delivery schemes for hypersonic vehicles in near space [J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2023, 44(13): 127808-127808.
[12]	Haoge LI, Hua YANG, Yuxin YANG, Weifang CHEN. Refinement optimization design for heat reduction on windward surface of hypersonic lifting body [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2022, 43(S2): 124-137.
[13]	LIN Peng, ZHUANG Fujian, QU Linfeng, XU Yangyang, SU Yadong. Technological development in hypersonic nozzle design, manufacture and validation: A review [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2022, 43(6): 526160-526160.
[14]	BO Juntian, WANG Guohong, YU Hongbo, ZHANG Xiangyu. Track-before-detection algorithm for multiple hypersonic targets in near space [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2022, 43(5): 325299-325299.
[15]	BO Juntian, WANG Guohong, YU Hongbo, ZHANG Xiangyu. Algorithm for detecting and positioning hypersonic targets with wakes in near space [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2022, 43(5): 325255-325255.

Lift enhancement and drag reduction technologies of solar powered unmanned aerial vehicles in near space: Review

RichHTML

PDF (PC)

Knowledge

Abstract

Cite this article

share this article

Figures/Tables 24

References 75

Related Articles 15

Recommended Articles

Metrics

Comments