北京航空航天大学——微小型太阳能飞翼无人机：能源与气动如何不再互相妥协 | MDPI Drones

本研究针对微小型无人机续航能力不足的核心瓶颈，探讨了太阳能技术应用于该尺度时所面临的能源采集与气动效率之间的结构性矛盾：展长受限下，最大化太阳能采集需要平坦大面积机翼，而最大化气动效率则倾向于复杂曲面和大展弦比机翼。研究团队提出了一套能源+气动协同优化框架，通过基于RANS方程的气动仿真、自动化太阳能板布局算法和多目标遗传算法实现双管线耦合优化。优化后得到无尾飞翼构型，采用双矢量推力旋翼实现姿态控制，太阳能面积覆盖率达75%。风洞实验表明，在9 m/s来流速度下最大升阻比为12.1；飞行测试显示巡航时功耗降低约40%，在保留30%电量用于垂直起降的前提下最大续航约2.5小时。研究表明，该协同优化框架有效避免了传统串行设计的次优解，验证了太阳能技术与微小型无人平台集成的可行性。