태양열 항공기 개선을 위한 전략은 무엇인가
태양 에너지는 무인 태양열 항공기(UAV)에 무한한 저항 가능성을 제공합니다. 일부 연구자들은 태양의 힘을 극대화하고 방위각에 따라 비행하여 영원한 비행을 달성하는 기술을 개발했습니다. 그러나 태양을 따라가는 경로를 따라 이동하면 수평 비행을 유지하는 데 더 많은 에너지를 소모합니다. 이 연구는 태양 에너지를 최적으로 사용하기 위해 임무 프로필의 구성을 채택하여 전체 역률을 최적화합니다. 광범위한 시뮬레이션은 UAV 임무 프로필 단계를 최적화하고 재구성하고 이륙, 상승 및 하강 단계의 최적 정의를 정의하여 태양 에너지를 극대화하는 것을 목표로 합니다. 또한 태양의 경사를 극대화하는 대신 원통형 수직 비행 경로를 채택했습니다. 이 접근 방식은 다른 기술에 비해 순 역률을 30.84% 향상시킵니다. 결과적으로 배터리 무게를 75.23%까지 크게 줄일 수 있습니다. 결론적으로 최적의 전력-트랙 계획 계수를 사용하여 제안된 임무 프로필 구성은 무인 항공기의 작동을 효과적으로 확장합니다 솔라퍼스트.
소개
현재, 높은 UAV 저항성은 태양광 전지로 태양 에너지를 수집하여 달성되었습니다[1-8]. 태양은 장기간 UAV 비행을 위한 무한한 원천으로 사용되었습니다. 그러나 태양 전지는 하루 중 특정 시간에만 에너지를 생성할 수 있습니다. 따라서 배터리는 밤에 방전될 수 있는 과도한 에너지를 저장하는 보조 에너지원으로 도입되었습니다. 또한, 밤에 중력 하강 경로를 올바르게 제어하는 것은 비행 저항성을 개선하는 효과적인 방법으로 여겨졌습니다. 잠재 중력 에너지로 저장되고 높이에서 얻은 에너지는 UAV가 전기 공급원 없이 밤에 활공하는 데 사용됩니다.
일부 연구는 UAV 성능을 개선하기 위해 UAV 운동학에 초점을 맞춥니다. UAV의 입사각은 태양 에너지의 최적 수확을 위해 태양 전지판에서 태양의 입사각을 결정하는 데 중요합니다. 다른 연구는 태양 에너지의 최대 수확을 위해 태양의 상대적 위치를 보상하기 위해 비행 기동 중 UAV의 입사각과 위치를 결정합니다. 그러나 태양을 “따르는” 비행 경로는 추가 에너지를 소모합니다.
에너지 관리 전략(EMS)이라고도 알려진 또 다른 궤적 계획 방법은 위의 모든 방법을 사용하여 UAV의 효과적인 궤적을 관리하기 위해 연구되었습니다. EMS 아이디어는 회로를 세 단계로 나누고 태양 에너지를 사용하는 것입니다. 이는 낮 동안 잠재적인 중력 에너지로 부분적으로 저장될 수 있습니다. UAV는 낮 동안 태양 에너지를 수집하고 슬라이딩 단계에서 사용되는 중력 에너지를 얻습니다.
태양의 최대 경사각은 UAV의 경사각을 변경하여 결정되었으며, 이는 태양을 따라가는 경로를 선택해야 하기 때문에 더 높은 에너지 소비를 초래했습니다[12]. Saghar와 Mehran은 또한 성장 단계 동안 수집된 잠재 에너지를 나중에 저장할 수 있다고 제안했습니다. 다른 연구는 날개의 태양 노출을 늘리기 위해 최적화된 상승 및 하강 기간을 사용하여 수직 원형 원통 표면을 따라가는 궤적에 초점을 맞추었습니다. 그러나 임무 단계는 아직 무인 항공기에 대한 더 나은 저항성을 위해 최적화되지 않았습니다.
일부 연구에 따르면 순 전력 이득은 날씨 예보에서 얻은 태양 에너지의 지역 스펙트럼 밀도를 참조하여 최대화할 수 있다고 합니다. 그러나 유연한 경로 계획이 수행되었으며, 경로는 비용 함수에 따라 선택되었습니다. 이 계획을 사용하면 무인 태양열 항공기(UAV)가 영구 비행을 수행하고 심지어 행성 임무를 수행할 수 있으며, 이산화를 사용하여 최적의 궤적 클로즈업을 해결할 수 있습니다.
또한 여러 연구에서 상하 배터리 충전 한도(SOC)가 생략되었습니다. 이러한 한도는 배터리 수명을 연장하고 모든 UAV에 설치된 배터리를 최대한 활용하기 위해 0.25~0.90 범위여야 합니다. 또한 배터리 무게는 전체 UAV의 약 30%입니다[1, 8]. 이런 식으로 배터리 무게를 줄이면 전체 UAV 무게도 크게 줄일 수 있습니다.
이러한 맥락에서 본 연구에서는 태양광 무인 비행체의 임무 수행 단계의 최적 구성을 채택하여 최소한의 에너지 소비로 에너지 저장을 최적화하고, 총 순역률을 극대화하며 배터리 무게를 줄이는 방안을 제시했다.