氢能源无人机关键技术研究进展

向锦武1,2,马凯1,阚梓1,李道春1,2,郑可欣1,陈汉轩1 (1.北京航空航天大学 航空科学与工程学院;2.天目山实验室)
摘要:氢能源无人机作为新能源动力无人机中最具发展潜力的机型之一,其发展与绿色航空概念以及低空经济场景联系紧密。总结了氢能源无人机发展过程中涉及的关键领域和技术问题,并对相关研究进行了总结和梳理,旨在为氢能源无人机设计提供参考。首先对氢能源无人机的发展历史、技术优势、应用场景和常见机型进行了概述。然后以总体设计技术、结构设计技术、动力系统设计技术以及飞行控制技术4 大技术领域中涉及氢能源无人机的关键问题进行了分类探讨,分析了每个领域中所面临的技术前沿问题和国内外研究人员目前的相关研究。最后结合相关技术进展,对氢能源无人机的发展提出了建议与展望。研究表明,氢能源无人机的发展潜力仍未被完全发掘,需要多学科、多领域共同发力,发挥氢能在无人机增加续航时间、降低机载质量和助力绿色航空发展等方面的关键作用。
关键词:氢能源无人机;总体设计技术;结构设计技术;动力系统设计技术;飞行控制技术

目录介绍

1 氢能源无人机研究进展

1. 1 氢能航空发展历程

1. 2 氢能源固定翼无人机

1. 3 氢能源旋翼/复合翼无人机

2 氢能源无人机总体设计技术

2. 1 考虑储氢空间的总体布局设计

2. 2 热管理系统设计

2. 2. 1 冷却策略设计

2. 2. 2 分系统热管理系统设计

3 氢能源无人机结构设计技术

3. 1 复合材料结构设计技术

3. 1. 1 复合材料储氢罐设计

3. 1. 2 复合材料机翼结构设计

3. 2 分布式推进-结构综合优化设计

4 氢能源无人机动力系统设计技术

4. 1 推进系统设计

4. 1. 1 氢燃气轮机技术

4. 1. 2 氢燃料电池技术

4. 1. 3 混合能源架构技术

4. 2 机载储氢技术

4. 2. 1 高压-气态储氢技术

4. 2. 2 低温-液态储氢技术

4. 2. 3 化学方法储氢技术

5 氢能源无人机飞行控制技术

5. 1 能源管理策略

5. 2 轨迹-能控耦合控制技术

6 结论


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