Летательный аппарат и способ его энергетического обеспечения

Группа изобретений относится к области энергетического обеспечения летательного аппарата тяжелее воздуха при помощи солнечных батарей. Предложен способ энергетического обеспечения летательного аппарата тяжелее воздуха, основанный на использовании электрических двигателей и солнечных батарей, выполненных с возможностью улавливания рассеянного и отраженного светового излучения как от подстилающей поверхности, так и от находящегося выше или ниже летательного аппарата облачного покрова. Для выработки электрической энергии используют солнечные батареи, которые размещают как на нижней, обращенной во время полета к земле части крыльев и корпуса летательного аппарата, так и на верхней их поверхности, а также необязательно на боковых поверхностях его корпуса или фюзеляжа. С летательным аппаратом соединены дополнительные конструкции, несущие солнечные батареи и суперконденсаторы, в которых накапливают электрическую энергию от солнечных батарей. Летательный аппарат выполнен с возможностью реализации способа. Группа изобретений направлена на повышение энерговооруженности. 2 н.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области воздухоплавательной техники, а более конкретно - к способу энергетического обеспечения летательного аппарата при помощи солнечных батарей, использующих эффект альбедо 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 эффекта альбедо.

(от лат. albus - белый) - характеристика диффузной отражательной способности поверхности.

Значение альбедо для данной длины волны или диапазона длин волн зависит от спектральных характеристик отражающей поверхности, поэтому альбедо отличается для разных спектральных диапазонов (оптическое, ультрафиолетовое, инфракрасное альбедо) или длин волн (монохроматические альбедо).

Истинное или плоское альбедо - коэффициент диффузного отражения, то есть отношение светового потока, рассеянного плоским элементом поверхности во всех направлениях, к потоку, падающему на этот элемент. Обычно определяется с помощью специального фотометрического прибора -альбедометра.

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 А340 (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, что существенно снижает энерговооруженность летательного аппарата, что легко видеть из технических характеристик указанных аналогов.

Задачи изобретения решены и недостатки прототипа устранены в реализованном согласно настоящему изобретению способе энергетического обеспечения 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 двигатели, при помощи солнечных батарей, использующий эффект альбедо, заключающийся в улавливании рассеянного и отраженного светового излучения как от подстилающей поверхности, так и от находящегося выше или ниже летательного аппарата облачного покрова, отличающийся тем, что для выработки электрической энергии используют солнечные батареи, преобразующие рассеянное и отраженное от подстилающей поверхности, включая облака, находящиеся выше или ниже летательного аппарата, излучения как видимого, так и ультрафиолетового спектра, при этом солнечные батареи размещают как на нижней, обращенной во время полета к земле части крыльев, при их наличии, и корпуса летательного аппарата, так и на верхней их поверхности, а также необязательно на боковых поверхностях его корпуса или фюзеляжа и на соединенных с летательным аппаратом конструкциях, несущих дополнительные солнечные батареи, служащие для повышения энерговооруженности летательного аппарата.

Технически целесообразно в данном способе после получения электрической энергии от солнечных батарей накапливать ее в суперконденсаторах, размещенных как на борту летательного аппарата, так и на соединенных с летательным аппаратом конструкциях, несущих дополнительные солнечные батареи, служащие для повышения энерговооруженности летательного аппарата.

За счет реализации заявленного способа достигаются следующие технические результаты:

- существенно (приблизительно в столько раз, во сколько возрастает 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, 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, винтомоторные и турбореактивные 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 полной эко логичности.

1. Способ энергетического обеспечения летательного аппарата тяжелее воздуха, предназначенного для движения в тропосфере и/или стратосфере при помощи электрических двигателей, приводимых в действие при помощи солнечных батарей, использующих эффект альбедо, заключающийся в улавливании рассеянного и отраженного светового излучения как от подстилающей поверхности, так и от находящегося выше или ниже летательного аппарата облачного покрова, отличающийся тем, что для выработки электрической энергии используют солнечные батареи, преобразующие рассеянное и отраженное от подстилающей поверхности, включая облака, находящиеся выше или ниже летательного аппарата, излучения как видимого, так и ультрафиолетового спектра, при этом солнечные батареи размещают как на нижней, обращенной во время полета к земле части крыльев и корпуса летательного аппарата, так и на верхней их поверхности, а также необязательно на боковых поверхностях его корпуса или фюзеляжа, отличающийся тем, что с летательным аппаратом соединены дополнительные конструкции, несущие солнечные батареи, и после получения электрической энергии от солнечных батарей ее накапливают в суперконденсаторах, размещенных как на борту летательного аппарата, так и на дополнительных конструкциях, соединенных с летательным аппаратом.

2. Летательный аппарат, реализующий способ по п. 1.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к наружной облицовочной панели здания, кровельному покрытию, блоку электрического соединения для наружной облицовочной панели здания, наборам для соединения с преобразователем панелей, оснащенных фотогальваническим устройством, электрическому устройству.

Изобретение относится к возобновляемым источникам энергии, а именно к комбинированным ветро- и солнечно-энергетическим установкам, снабжающей помещение комфортной температурой, естественным освещением и электроэнергией при выращивании с.-х.

Изобретение относится к области преобразования солнечной энергии в электрическую, в первую очередь к конструкции солнечных электростанций. В солнечной электростанции двухсторонние солнечные модули установлены на горизонтальной поверхности в экваториальной области от 30° ю.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям с концентраторами солнечного излучения для получения электричества и тепла. Технический результат состоит в повышении удельной мощности приемника за счет отсутствия потерь энергии на блокировку и затенение в отклоняющей оптической системе.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам с постоянными магнитами и солнечными модулями. Технический результат – повышение эффективности работы.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано при организации электроснабжения потребителей электроэнергией на переменном токе от солнечных батарей, а также при строительстве промышленных солнечных электростанций.

Изобретение относится к системам автономного электроснабжения. Система автономного электроснабжения содержит ветротурбину переменной скорости вращения, фотоэлектрический преобразователь, преобразующий световую энергию в электрическую энергию постоянного тока, приводной дизель, механически связанный с аксиальным многофазным бесконтактным синхронным генератором, аккумуляторную батарею, выполненную с возможностью соединения через выпрямитель с выходом аксиального многофазного бесконтактного синхронного генератора и имеющую возможность подключения к потребителям постоянного тока и через инвертор к потребителям переменного тока, тепловой преобразователь, трехвходовую аксиальную генераторную установку, механически связанную с приводным дизелем и имеющую механический, световой и тепловой входы, и сумматор тепловой энергии с первым и вторым входами, выход которого подсоединен к тепловому входу трехвходовой аксиальной генераторной установки, при этом ветротурбина жестко связана с механическим входом трехвходовой аксиальной генераторной установки, выход фотоэлектрического преобразователя соединен со световым входом трехвходовой аксиальной генераторной установки, а выход теплового преобразователя подсоединен к первому входу сумматора тепловой энергии, при этом аккумуляторная батарея выполнена с возможностью подключения через выпрямитель к выходу трехвходовой аксиальной генераторной установки, а приводной дизель сообщен с блоком утилизации тепла, выход которого подключен ко второму входу сумматора тепловой энергии.

Группа изобретений относится к опорной пластине и узлу, образованному фотоэлектрической панелью и указанной пластиной. Технический результат заключается в повышении эффективности рекуперации тепла, излучаемого фотоэлектрической панелью.

Изобретение относится к гелиоархитектуре и гелиоэнергетике, в частности к солнечным зданиям со встроенными солнечными энергетическими установками для получения электрической энергии и теплоты.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроэнергогенерирующая установка включает ротор с вертикальной осью вращения и вогнутыми лопастями и концентратор цилиндрической формы, состоящий из направляющих, зафиксированные на стойках.

Способ относится к двигателестроению и может быть использован для скоростных вертопланов. Потоки воздуха, всасываемые компрессором (61) из сферического воздухозаборника (65), в процессе перемещения образуют закрученные по окружности кольцевые вихри и вызывают возникновение подъемной силы.

Изобретение относится к электрооборудованию транспортных средств для воздухоплавания. .

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям дозвуковых летательных аппаратов. Многофункциональный летательный аппарат дозвукового диапазона скоростей сочетает в себе свойства мультикоптера, аппарата на воздушной подушке, экраноплана, конвертоплана и самолета, использующего дозвуковую авиационную гибридную силовую установку.
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.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям движительных систем летательных аппаратов. Устройство (1) для формирования силы тяги включает модуль (2) двухконтурного турбореактивного двигателя, модуль вентилятора (3) и электропроводящий модуль (20).

Изобретение относится к транспорту, в частности к конструкциям винтовых движителей. Лопастный электромагнитный движитель содержит корпус с установленными в нем магнитными элементами чередующейся полярности, представляющими собой вторичный элемент синхронной машины, лопасти, установленные внутри корпуса на оси вращения посредством по меньшей мере одной центрирующей опоры, по меньшей мере два электромагнита, установленные на концевой части лопасти, представляющие собой первичный элемент синхронной машины, токосъемный узел электроснабжения электромагнитов, по меньшей мере один датчик положения ротора.
Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям силовых установок летательных аппаратов. Гибридная силовая установка для многороторных летающих платформ содержит основание, на котором установлены топливный бак, двигатель внутреннего сгорания, соединительная муфта, электрогенератор, выпрямитель переменного тока и аккумулятор.

Изобретение относится к авиации. Электролет содержит винтовые электродвигатели (1), электроветрогенератор (3), длина вала (4) ротора которого выходит за пределы фюзеляжа для установки лопастей (5).

Группа изобретений относится к способу предоставления предварительно заданной номинальной приводной характеристики в самолете, приводному устройству и самолету с приводным устройством.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Конвертоплан (1) содержит пару полукрыльев (3), по меньшей мере один первый винт (4), содержащий вал (6), который может вращаться вокруг первой оси (B) и поворачиваться вокруг второй оси (C) вместе с первой осью (B) относительно полукрыльев (3).

Группа изобретений относится к области энергетического обеспечения летательного аппарата тяжелее воздуха при помощи солнечных батарей. Предложен способ энергетического обеспечения летательного аппарата тяжелее воздуха, основанный на использовании электрических двигателей и солнечных батарей, выполненных с возможностью улавливания рассеянного и отраженного светового излучения как от подстилающей поверхности, так и от находящегося выше или ниже летательного аппарата облачного покрова. Для выработки электрической энергии используют солнечные батареи, которые размещают как на нижней, обращенной во время полета к земле части крыльев и корпуса летательного аппарата, так и на верхней их поверхности, а также необязательно на боковых поверхностях его корпуса или фюзеляжа. С летательным аппаратом соединены дополнительные конструкции, несущие солнечные батареи и суперконденсаторы, в которых накапливают электрическую энергию от солнечных батарей. Летательный аппарат выполнен с возможностью реализации способа. Группа изобретений направлена на повышение энерговооруженности. 2 н.п. ф-лы.

Наверх