太阳能飞机是以太阳辐射作为推进能源的飞机，已有30多年的历史，由于相关技术的落后，太阳能飞机发展缓慢到20世纪末，随着太阳电池效率、二次电源能量密度的提高，以及微电子技术、新材料技术等的发展，太阳能飞机驶上了飞速发展的快车道。

太阳能飞机以太阳能为能源，对环境无污染，使用灵活、成本低，有着广阔的应用前景。在民用上可用于大气研究、天气预报、环境及灾害监测、农作物遥测、交通管制、电信和电视服务、自然保护区监控、外星球探测等；在军事上可用于边境巡逻、侦察、通信中继、电子对抗等任务。由于太阳能飞机具有众多优势，许多国家都在进行相关技术的研究。

 背景及应用市场分析：

太阳能飞机作为航空技术和新能源技术相结合的产物可以从机体平台、能源系统、推进系统三个角度来分析太阳能飞机的技术标准。太阳能飞机大多采用了传统气动布局，这些布局已有成熟的分析方法，技术风险低，也有飞机采用新的气动布局。多数太阳能飞机采用的为转化效率15%~20%的单晶硅太阳电池，部分采用了多晶硅太阳电池,储能器多为能量密度150WH/KG 左右的锂电池。为提高系统可靠性，太阳能飞机多采用分布式推进系统，并以直驱方式为主，只在小型太阳能飞机上采用减速驱动方式以提高螺旋桨效率。太阳能飞机顺应了当代绿色、环保的要求，具有“ 永久”飞行的能力。高空长航时太阳能无人机具有重要的民用和军事用途。然而太阳能飞机的实用化还需要相关技术的发展，各国已把高空长航时太阳能无人机列为重要的研究方向。我国在这方面起步晚，应加强对相关技术的研究力度，以缩小同发达国家的差距。

 系统架构及总体设计

太阳能飞机是利用太阳能作为动力的飞机。相比传统的飞机由于其动力来源是太阳，因此续航时间长、清洁环保。因此太阳能飞机在气象观测、军事侦察等方面有广泛的用途，甚至可以代替卫星完成无线通讯的功能，同时相比卫星还具有成本低、便于维修等优点。太阳能飞机最主要的特点以太阳能为动力，系统架构大致如图所示：

 1)        太阳能电池阵列模块

太阳能飞机的动力完全来自太阳能电池所产生的电能。但由于太阳能电池转换效率较低，单块太阳能电池的产生的能量较小，所以必须组成阵列，将多块太阳能电池单元经过串联或并联组成一个系统，才能产生足够的能量。

太阳能电池要固定在飞机的机翼上，因此电池对机翼必然产生影响。在设计机翼的时候需事先将太阳能电池的因素考虑进去，同时由于要产生足够的能量，需要的太阳能电池板的面积也就越大，从而相应的翼展也要增加。

太阳能电池阵列由很多的太阳能电池组成。产生的能量有能源与动力分配系统调度。当能量充足，太阳能电池的能量直接供给动力系统的螺旋桨等，并将多余的能力储存在“二次能源”模块中的锂电池中。

 1)        能源管理与分配模块和二次能源模块

能源管理与分配模块主要负责调度能量。当飞机在白天飞行阳光充足，太阳能电池的能量除了供给螺旋桨提供动力外还有剩余，系统则将多余的能量储存在锂电池中。当太阳能电池不足以提供足够的能量，该模块则切换到已经充好电的锂电池电路由锂电池供电，从而保证飞机能在空中做长时间的飞行。

二次能源模块则主要由可充电的锂电池组成。由于需要较多的锂电池，会影响整个飞机的重量，因此选择尽量轻的电池非常必要。

2)        动力模块

动力模块主要由电机、螺旋桨等组成。电机采用直驱方式的直流有刷电机，由于在高空中电刷的磨损很大，因此需选择耐磨的电机。对于螺旋桨，由于飞机要做爬升、加速、盘旋等动作，这时需要飞机能根据风的阻力、空气等变化而调整功率，因此螺旋桨常采用变距螺旋桨。当然也可以使用固定桨距的螺旋桨，通过调整电机的转速达到改变桨距的相同结果。

3)        飞行控制模块

飞行控制模块主要完成飞机姿态的控制，控制模块通过惯性元件测量的飞机的姿态，实时调整飞机的姿态，使飞机保持平稳飞行。其基本结构如图所示：

 控制模块的主控芯片采用的是ADI公司的ADuC7026。ADuC7026是全集成的1 MSPS, 12位数据采集系统，它在单个芯片内包含了一个高性能多通道ADC转换器, 一个16位/32位微控制器(MCU)和一个闪速/电擦除存储器。微控制器的内核是一个ARM7TDMI，16位/32位的RISC体系结构(精简指令集计算机)，可以提供高达41MIPS的最佳性能。而惯性测量元件可以采用ADI公司的ADXRS610陀螺和ADXL345加速度计等。而且有性能更高的isensor产品可供选择。