一种立体式太阳能动力无人机太阳能电池板布局结构

本发明涉及无人机，具体是一种针对太阳能动力无人机的太阳能电池板布置结构，旨在通过创新设计提升太阳能的采集效率及无人机的续航能力。

背景技术：

1、随着可再生能源技术和无人驾驶飞行器技术的发展，太阳能无人机因其能够在无外来能源补给的情况下实现长航时、绿色飞行而受到广泛关注。然而，现有太阳能无人机的机翼设计在集成太阳能电池板的同时，往往面临着结构重量增加、气动效率降低以及能源转换效率不高的挑战。这主要是由于太阳能电池板的传统铺设方式未能充分利用无人机表面空间且受气动性能影响较大。因此，设计一种既能够增加太阳能电池板有效面积，又不影响飞行性能的布局结构显得尤为重要。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出了一种立体式太阳能动力无人机太阳能电池板布局结构，该结构不仅显著增加了太阳能的接收面积，而且通过模仿自然界的生物特征(如植物叶片)，实现了结构与功能的高效结合，从而提高了太阳能电池的铺设面积并优化了无人机的续航能力。

2、所述结构包括翼梁、翼肋、太阳能电池支撑板构成。

3、所述翼梁与翼肋交叉排布，组成机翼框架结构。

4、所述所述组成的机翼框架，机翼前缘与机翼后缘部分安装有用以维持机翼形态特征的支撑件。

5、进一步地，所述太阳能电池支撑板在机翼内部，翼肋之间，以“w”型折叠铺设。

6、进一步地，太阳能电池铺设在所述太阳能电池支撑板上。

7、所述机翼外部覆盖高透光热缩蒙皮，确保无人机的空气动力学性能不受影响，同时允许光线穿透至内部电池板。

8、进一步地，所述翼梁、翼肋、太阳能电池支撑板仿生设计融合引入“植物叶片”的仿生设计理念，结构及内部支撑模拟叶脉结构，不仅提供必要的物理支撑，在减轻结构重量的同时增强整体强度。

9、进一步地，在太阳能电池支撑板上，使用柔性电路打印技术，将电路打印在太阳能电池支撑板上，用于连接太阳能电池与电流的传输

10、进一步地，所述翼梁、翼肋、太阳能电池支撑板由碳纤维切割成型

11、进一步地，机翼前缘与机翼后缘支撑件为epla-lw材质。

12、有益效果

13、显著提升太阳能转化效率：立体式布局与单元分割策略使太阳能利用面积大幅增加，相同面积的机翼，使用本发明能够使转化效率理论上提升。

14、仿生创新：仿生叶脉结构的引入不仅强化了机体结构，还整合了能量传输功能，实现了结构与功能的完美融合。

15、轻量化设计：结构优化与材料选择有效减轻无人机重量，间接延长无人机续航时间。

技术特征：

1.一种立体式太阳能动力无人机电池板布局结构，其特征在于包括：翼梁，用以构成机翼框架的主要承力结构；翼肋，与翼梁交叉排布，增强机翼框架的稳定性和结构强度；太阳能电池支撑板，设置于翼肋之间，采用“w”型折叠铺设方式，以增加太阳能电池的有效铺设面积；太阳能电池，铺设于太阳能电池支撑板上，用于采集太阳能并转换为电能；机翼前缘支撑件和机翼后缘支撑件，安装于机翼的前端和后端，维持机翼的形态特征；高透光热缩蒙皮，覆盖于机翼外部，保证空气动力学性能的同时允许光线穿透至内部太阳能电池板；打印电路，采用柔性电路打印技术直接打印在太阳能电池支撑板(2)上，用于连接太阳能电池与电流传输；上述翼梁、翼肋及太阳能电池支撑板采用碳纤维材料切割成型，模拟自然界植物叶片的叶脉结构，实现轻量化与高强度的结合；机翼前缘支撑件与机翼后缘支撑件采用epla-lw材料制成，具备轻质与韧性，保护机翼结构并减少飞行振动。

2.根据权利要求1所述的立体式太阳能动力无人机电池板布局结构，其特征在于所述“w”型折叠铺设的太阳能电池支撑板，通过在翼肋间的空间内进行多层次布置，显著增加了太阳能电池的总面积和光照接收效率。

3.根据权利要求1所述的立体式太阳能动力无人机电池板布局结构，其特征在于所述高透光热缩蒙皮，选材特殊，确保了良好的透光性能，使得太阳能电池能有效接收透过蒙皮的太阳光，提升光电转换效率。

4.根据权利要求1所述的立体式太阳能动力无人机电池板布局结构，其特征在于所述打印电路的柔性电路打印技术，减少了传统布线的重量和复杂度，提高了系统集成度和电能传输的稳定性。

5.根据权利要求1所述的立体式太阳能动力无人机电池板布局结构，其特征在于所述结构设计和材料选择共同作用，实现了无人机的轻量化，有效延长了无人机的续航时间并优化了飞行性能。

6.根据权利要求1所述的立体式太阳能动力无人机电池板布局结构，其特征在于通过模拟植物叶片的仿生设计，不仅在结构上进行了优化，还在功能上集成了能量传输，达到了结构与功能的高效统一。

7.根据权利要求1至6任一项所述的立体式太阳能动力无人机电池板布局结构，其特征在于所述各组成部分的尺寸、形状及排列方式可根据具体无人机型号和应用需求进行调整。

技术总结
本发明展示了一种立体式太阳能无人机电池板布局结构，革新传统平面铺设，采用“W”型折叠设计于翼肋间隙，显著扩大太阳能电池覆盖区，未增加机体体积前提下，大幅提升能效。结合高透光蒙皮，既保护结构又确保光线充足穿透，优化光电转换。设计融入生物仿生理念，结构模拟叶脉，采用轻质强韧碳纤维与ePLA‑LW材料，既减轻重量又增强强度与能流管理。电路集成创新，通过柔性打印直接于支撑板布设，减少重量与复杂性，增强系统整体效能。此布局不仅提升太阳能利用率与无人机续航力，还展现了在多领域应用的巨大潜力，标志向绿色、高效无人机技术的重要迈进。

技术研发人员：鲁峻豪,赵锋
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5