飛行狀態(tài)對(duì)太陽能飛機(jī)中組件性能的影響

金鑫，肖文波,，*，葉國敏，夏情感，吳華明，章文龍，涂繼亮，何銀水

1.南昌航空大學(xué) 無損檢測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330063 2.南昌航空大學(xué) 江西省光電檢測(cè)技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室，南昌 330063 3.南昌航空大學(xué) 江西省圖像處理與模式識(shí)別重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330063 4.南昌大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，南昌 330031

太陽能飛機(jī)是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，它可以承擔(dān)許多現(xiàn)在只能由衛(wèi)星承擔(dān)的任務(wù)，而費(fèi)用只有衛(wèi)星的1/10，所以太陽能飛機(jī)長(zhǎng)時(shí)間高駐空是近年來主要的研究方向之一[1-2]。從國內(nèi)外太陽能飛機(jī)的研制來看，可分為有人(瑞士的”陽光脈動(dòng)” 號(hào))和無人(中國漢能控股集團(tuán)”UAS EXPO CHINA” 號(hào))駕駛的飛機(jī)。性能上有人駕駛的飛機(jī)可以實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的飛行，而無人機(jī)飛行時(shí)間相對(duì)較短[3]。原因除了光伏組件在機(jī)翼上安裝面積有差別外，還與組件的類型、人對(duì)飛行過程中組件發(fā)電量有效控制等差別[4-5]。對(duì)于制作好的太陽能飛機(jī)上的組件發(fā)電量，除了與其所受太陽輻射強(qiáng)度和外界溫度有關(guān)外[6-7]，還與太陽高度角等有關(guān)[8]。實(shí)際上，太陽能飛機(jī)飛行速度、高度、時(shí)間及區(qū)域發(fā)生變化時(shí)，飛機(jī)周圍的大氣溫度、太陽光輻射強(qiáng)度、空氣密度等環(huán)境因素也隨之變化，這些因素耦合在一起共同影響安裝在飛機(jī)上組件的性能[9-13]。因此若想充分利用組件的發(fā)電量實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間航行，需要從飛行高度等飛行參數(shù)入手研究它們對(duì)組件性能的影響。現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)飛行高度增加時(shí)，大氣受污染越少，大氣透過率越高且太陽輻射強(qiáng)度越大，有利于組件發(fā)電；但同時(shí)大氣密度會(huì)減少，無人機(jī)需要組件產(chǎn)生更多能量來維持飛行[10]。此外，其他研究發(fā)現(xiàn)飛行速度、時(shí)間等都會(huì)影響組件的發(fā)電量，基于不合理假設(shè)且沒有結(jié)合實(shí)際氣象資料，會(huì)得出飛行速度對(duì)組件效率的影響不一致結(jié)論[14]。

為此，本文從光伏組件產(chǎn)生功率模型出發(fā)，結(jié)合光伏電池轉(zhuǎn)換效率模型、組件表面溫度模型、太陽光輻射模型等，研究了飛行速度、高度、時(shí)間及區(qū)域等飛行參數(shù)影響組件性能的規(guī)律；且討論了飛行參數(shù)變化下飛機(jī)所需功率與組件產(chǎn)生功率的關(guān)系。本研究以單晶硅光伏組件為例，研究結(jié)果將有助于太陽能飛機(jī)的能量分配，以便實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間飛行。

1 光伏組件產(chǎn)生功率模型

太陽能飛機(jī)中光伏組件產(chǎn)生的功率Psolar直接與機(jī)翼上光伏組件的光電轉(zhuǎn)換效率η、接受的太陽光輻射強(qiáng)度G、飛機(jī)上鋪設(shè)光伏組件的面積S有關(guān)，即

Psolar=ηGS

(1)

式(1)模型為光伏組件經(jīng)典模型且被廣泛應(yīng)用，很多研究通過該模型獲得的理論數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比相符合，驗(yàn)證了該模型的準(zhǔn)確性[15-18]。式中的η不僅受光伏電池種類影響，且受光伏組件表面溫度T影響；而T受飛機(jī)工作狀態(tài)(飛行速度、高度等)影響。G與飛機(jī)飛行高度、區(qū)域等有關(guān)，且G也會(huì)對(duì)T影響。S對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生總功率有影響，與飛機(jī)大小相關(guān)；GS實(shí)際上就是光伏組件所獲取的能量[19]。為了簡(jiǎn)化飛行參數(shù)影響Psolar的規(guī)律，電池選用單晶硅電池，對(duì)某個(gè)型號(hào)的飛機(jī)上光伏組件面積S采用固定值。對(duì)η與G分析如1.1節(jié)和1.2節(jié)所示。

1.1 影響光電轉(zhuǎn)換效率規(guī)律

現(xiàn)有研究表明影響η的因素主要是T，為了更準(zhǔn)確研究飛行參數(shù)對(duì)Psolar的影響規(guī)律，先把兩類典型的單晶硅光電轉(zhuǎn)換效率模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，選擇其中最準(zhǔn)確的模型進(jìn)行后續(xù)的研究。

Wu模型如式(2)所示，稱為模型1[20]：

η=[1+(T-25)αη]ηSTC

(2)

式中：αη為溫度修正系數(shù)，為-0.38%；ηSTC為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(1 000 W/m2，2.5AM，25 ℃)下的轉(zhuǎn)換效率，為0.19。

Skoplaki模型如式(3)所示，稱為模型2[21]：

(3)

式中：η0為T0=0 ℃時(shí)的轉(zhuǎn)換效率，為0.18；K為修正系數(shù)，為0.224。

上述兩模型可以看出，當(dāng)T上升時(shí)，η是下降的。為了驗(yàn)證上述模型的精確性，采用Erdem[22]和El-Shaer[23]等研究中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來分析上述模型。為了有效對(duì)比，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及理論數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，統(tǒng)一了縱橫坐標(biāo)的數(shù)值范圍。圖1是模型1(虛線)和模型2(實(shí)線)與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)比。從圖1可以看出，理論與實(shí)驗(yàn)的η都是隨著T的升高而降低。但模型1與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更吻合，模型2偏差較大。原因在于模型1中，η與T的線性關(guān)系比1/4次冪關(guān)系更符合溫升對(duì)硅中電子空穴復(fù)合的影響規(guī)律。為此后續(xù)的研究中，使用模型1。

圖1 理論模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比Fig.1 Comparison of theoretical and experimental data

T受太陽光輻射強(qiáng)度等影響[20]，考慮太陽輻射強(qiáng)度對(duì)光伏組件熱交換的影響[24-26]，建立組件與周圍環(huán)境的對(duì)流換熱關(guān)系為

(4)

式(4)中對(duì)流換熱系數(shù)h與飛行速度、空氣導(dǎo)熱系數(shù)等有關(guān)，可表示為

(5)

(6)

Nu=

(7)

Tatm=T(b)+l(b)[z-z(b)]

(8)

式中：b代表某一層，T(b)為該層大氣中起始點(diǎn)的溫度，若飛行高度處于第1層則T(b)=Ta；l(b)為該層的溫度變化率；z-z(b)為該點(diǎn)與所在層起始點(diǎn)的高度差。每層大氣的起始點(diǎn)為:[0，11 000，20 000，32 000，47 000，51 000，71 000，84 852] m；每層大氣的溫度變化率l(b)=[-0.006 5，0，0.001 0，0.002 8，0，-0.002 8，-0.002 0，0]。

由上述可知，T估算如下：由氣象資料可獲得Ta和Tsky；飛行高度z代入式(8)可計(jì)算出所在高度對(duì)應(yīng)的Tatm；飛行速度V和Tsky代入式(5)～式(7) 可獲得對(duì)流換熱系數(shù)h；最后在已知Tsky、Tatm和h下，由式(4)可計(jì)算出在固定飛行參數(shù)下的T，將T代入式(2)得到η。

1.2 太陽光輻射強(qiáng)度

G不僅受時(shí)間、區(qū)域等因素的影響，而且受大氣通透率、大氣密度等影響，G可表示為[24,28]：

G=G0DzsinA

(9)

式中：G0為大氣層外太陽輻射強(qiáng)度，為1 353 W/m2；Dz為大氣通透率；A是以太陽能飛機(jī)機(jī)翼光伏組件為平面的太陽高度角；雖然機(jī)翼表面有弧度，導(dǎo)致組件各部位的太陽高度角略有不同，但差異較小可以忽略不計(jì)；sinA的計(jì)算式為

sinA=cosδcosφcosω+sinδsinφ

(10)

Dz=0.5(e-0.65m(z,A)+e-0.095m(z,A))

(11)

(12)

(13)

p(z)=e5.258 85×ln(288.15-0.006 5z)-18.257 3

(14)

G估算如下:首先將飛行日期差值dn和飛行時(shí)間t分別代入赤緯角δ和太陽時(shí)角ω公式，得到δ和ω；其次，將δ、ω和飛機(jī)所在區(qū)域緯度φ代入式(10)，即可計(jì)算出太陽時(shí)角的正弦sinA；然后，由飛行高度代入式(11)～式(14)可計(jì)算出大氣通透率Dz；已知sinA和Dz，根據(jù)式(9)可獲得固定時(shí)間、固定區(qū)域、固定飛行高度下太陽能飛機(jī)所能接受到的太陽輻射強(qiáng)度G。

2 飛機(jī)在不同飛行參數(shù)下所需的功率

太陽能飛機(jī)在正常的工作時(shí)，為了保證消耗最小的功率，除了改變飛行高度時(shí)需要改變飛行姿態(tài)，大部分時(shí)間為平飛。當(dāng)太陽能飛行在不同速度等下，其所需的平飛功率是不同的，計(jì)算方法為[30]

(15)

式中：Pp為太陽能飛機(jī)所需的平飛功率；S為面積；CD0為零升力阻力系數(shù)；W為飛機(jī)的重力；k為比例常數(shù)，計(jì)算方法如下[30-31]所示:

(16)

u=1.78(1-0.045AR0.68)-0.64

(17)

(18)

式中：AR為展弦比；u為奧斯瓦爾德效率因子。以Xihe型太陽能飛機(jī)為例[31]，展弦比為7；機(jī)翼上光伏組件的面積S為4.91 m2；CD0為0.007 58；升力系數(shù)CL為0.580 5。

飛機(jī)在平飛時(shí)，升力(L)等于重力(W)；Pp僅為太陽能飛機(jī)平飛所需的功率，在實(shí)際的飛行中，由于電動(dòng)機(jī)和螺旋槳的效率是一定的，實(shí)際飛機(jī)的功率需求更大；飛機(jī)實(shí)際飛行中所需的功率Prequire計(jì)算如下[30]：

Prequire=Pp/ηmηp

(19)

式中：ηm為電機(jī)的工作效率，為0.8；ηp為螺旋槳的工作效率，為0.8。

當(dāng)太陽能飛機(jī)的飛行高度不變時(shí)，式(15)中的大氣密度受飛行高度的影響，其他飛機(jī)參數(shù)保持不變，改變飛機(jī)飛行速度V，可以計(jì)算出不同飛行速度時(shí)飛機(jī)所需的功率。

3 結(jié)果與分析

3.1 飛行速度

假設(shè)天空晴朗無云，以南昌地區(qū)為例，緯度φ為28.11°；飛行時(shí)間t為上午10點(diǎn)，日期為9月26日；地表溫度Ta為25 ℃；飛行高度z為8 km。標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換效率ηSTC分別為0.19、0.25、0.30下光伏組件產(chǎn)生的功率及飛機(jī)所需功率隨飛行速度變化，如圖2所示。

從圖2可以看出，當(dāng)飛機(jī)飛行速度從0 m/s增加到30 m/s時(shí)，任何標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換效率下光伏組件產(chǎn)生的功率都隨之增加。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換效率為0.19時(shí)，產(chǎn)生的功率從800 W上升到1 000 W左右；注意到飛行速度小于10 m/s時(shí)，速度增加導(dǎo)致組件產(chǎn)生功率明顯增加，而當(dāng)速度到達(dá)10 m/s之后，組件產(chǎn)生功率逐漸平穩(wěn)，有飽和的趨勢(shì)。出現(xiàn)這種結(jié)果的原因，在于飛行速度的增加，導(dǎo)致雷諾數(shù)增加，以至于式(5)中的對(duì)流換熱系數(shù)提升；從而增加了光伏組件的對(duì)流換熱，在其他參數(shù)不變時(shí)，組件表面溫度下降，性能提升；但性能提升是有限的。原因不僅在于電池性能不能無限增加，也是因?yàn)轱w機(jī)速度快了之后，空氣與電池的摩擦也會(huì)生熱，從而達(dá)到平衡后趨于飽和。

又從圖2可知，飛機(jī)所需的功率隨著速度增加而大幅度的增加，飛機(jī)速度從0 m/s上升30 m/s時(shí)，所需功率增加了3 000 W。原因在于，飛機(jī)飛行速度增加后，為克服空氣阻力和自身的重力，所需的功率會(huì)呈指數(shù)增長(zhǎng)；由此可見，飛機(jī)若想實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)航時(shí)的飛機(jī)，高速的飛行并不合適，需要選擇合適的飛行速度。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換效率分別為0.19、0.25、0.30下光伏組件產(chǎn)生的功率和飛機(jī)所需功率隨飛行速度的變化Fig.2 Power generated by photovoltaic modules at conversion efficiency of 0.19,0.25 and 0.30,and that required by aircraft with changes in flight speed

此外，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換效率也會(huì)影響光伏組件產(chǎn)生的功率，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換效率越大，產(chǎn)生的功率也越大。注意到，當(dāng)ηSTC=0.19時(shí)，光伏組件產(chǎn)生的功率和飛機(jī)所需的功率有能量平衡點(diǎn)，大約在飛行速度等于24 m/s時(shí)。說明此速度下，組件產(chǎn)生的功率正好滿足飛機(jī)的需求。飛機(jī)的光伏組件的功率全部被飛行所消耗，不能再為其他工作提供能量。

所以在正常的工作中，飛機(jī)的速度應(yīng)控制在24 m/s 以下，組件在滿足飛行需求后還有剩余的能量對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，從而滿足飛機(jī)在夜間飛行的需求[32]。若增大ηSTC，能量平衡點(diǎn)后移，說明更高效率的電池更有利于飛機(jī)的飛行，從而有更多的飛行速度可供飛機(jī)選擇。所以提高電池效率是太陽能飛機(jī)的未來研究方向之一。

3.2 飛行高度

除了飛行高度z參數(shù)，ηSTC=0.19及V=15 m/s，其他參數(shù)與3.1節(jié)中相同。太陽能飛機(jī)在0 m～12 km的飛行高度范圍內(nèi)，4種巡航速度下光伏組件產(chǎn)生的功率如圖3所示。

從圖3來看，當(dāng)飛機(jī)飛行高度增加時(shí)，4種巡航速度下光伏組件產(chǎn)生的功率也隨之增加；當(dāng)飛行高度達(dá)到11 km時(shí)，組件產(chǎn)生的功率出現(xiàn)飽和的趨勢(shì)。飛行高度z的改變主要影響式(8)Tatm、式(9)G、式(11)Dz以及式(14)p(z)和ρ(z)。根據(jù)式(4)可知Tatm的變化同樣會(huì)影響光伏組件的表面溫度T，所以z對(duì)組件性能的影響從表面溫度和所受太陽輻射2個(gè)方面體現(xiàn)。結(jié)合飛機(jī)實(shí)際工作環(huán)境來看，當(dāng)飛行高度上升，大氣溫度隨之下降，組件和大氣發(fā)生熱交換導(dǎo)致了組件表面溫度下降；同時(shí)海拔越高，大氣密度和大氣通透率越大，太陽輻射越大，從而提升了組件產(chǎn)生的功率。而組件產(chǎn)生的功率出現(xiàn)飽和趨勢(shì)的原因有2點(diǎn)：一方面是由于組件本身性能的限制，已達(dá)到極值，和3.1節(jié)結(jié)論相同；另一方面，根據(jù)美國標(biāo)準(zhǔn)大氣手冊(cè)和國內(nèi)實(shí)測(cè)大氣溫度數(shù)據(jù)可知，在11～12 km附近，大氣溫度相對(duì)穩(wěn)定[10,33]，同時(shí)大氣密度也在下降，導(dǎo)致光伏組件散熱下降，性能提升較小。

圖3 四種巡航速度下光伏組件產(chǎn)生的功率隨飛行高度變化Fig.3 Power generated by photovoltaic modules at four flight speeds with changes in flight altitude

又從圖3可知，巡航速度對(duì)不同飛行高度下光伏組件產(chǎn)生的功率有影響；在低海拔時(shí)，巡航速度對(duì)功率幾乎沒有影響；而在高海拔時(shí)，隨著巡航速度增加功率增加且增速趨于放緩。原因在于飛機(jī)在較低的飛行高度時(shí)，飛行速度對(duì)η影響有限。此外，增速放緩的原因如正如上述，飛行速度增加導(dǎo)致的組件溫度降低是有限的。

3.3 飛行時(shí)間

除了飛行時(shí)間t參數(shù)，ηSTC=0.19及V=15 m/s，春分、夏至、秋分和冬至地表溫度Ta分別為15、32、28和10 ℃，其他參數(shù)與3.1節(jié)中相同。春分、夏至、秋分和冬至中光伏組件一天產(chǎn)生的功率，如圖4所示。

圖4是根據(jù)式(1)計(jì)算的春分、夏至、秋分和冬至中光伏組件一天產(chǎn)生功率的變化，即飛行時(shí)間為早上6點(diǎn)到下午的18點(diǎn)。從圖中首先可以看出，4個(gè)節(jié)氣下組件產(chǎn)生的功率都是逐漸上升，到一個(gè)峰值后下降；峰值大約在中午12點(diǎn)左右。不同飛行日期會(huì)有不同的地表溫度Ta，進(jìn)而對(duì)有效天空溫度Tsky影響，從而影響式(4)中組件的對(duì)流換熱。此外，根據(jù)式(9)和式(10)可知，飛行日期對(duì)一天內(nèi)的太陽光輻射強(qiáng)度G也影響。由此看出飛行時(shí)間主要影響飛機(jī)中光伏組件所受的太陽輻射強(qiáng)度和外界大氣溫度，中午太陽輻射最強(qiáng)，大氣溫度也是最高，所以功率大致以12點(diǎn)為最高峰左右近似對(duì)稱。注意到春分、夏至、秋分和冬至組件產(chǎn)生的功率不同，夏季最高，冬季最低；原因還是在于夏至太陽輻射最強(qiáng)，冬至太陽輻射最小。還注意到春分與秋分組件產(chǎn)生的功率幾乎相同，原因在于太陽輻射強(qiáng)度春秋分時(shí)十分接近。

圖4 春分、夏至、秋分和冬至中光伏組件一天產(chǎn)生的功率Fig.4 Power generated by photovoltaic modules on spring equinox,summer solstice,autumn equinox and winter solstice

圖5為在上午8點(diǎn)、10點(diǎn)及12點(diǎn)時(shí)一年飛行時(shí)間中光伏組件產(chǎn)生的功率。一年中，夏季太陽輻射強(qiáng)度大，大氣溫度也最高；所以組件產(chǎn)生的功率以夏至日附近為峰值，左右對(duì)稱。此外，注意到受太陽輻射強(qiáng)度的影響，t=8時(shí)產(chǎn)生的功率最小，t=12時(shí)最大。以上輸出特性主要是由于組件性能主要由所受太陽輻射強(qiáng)度決定[34-35]。

圖5 9月26日上午8點(diǎn)、10點(diǎn)及12點(diǎn)時(shí)一年飛行時(shí)間中光伏組件產(chǎn)生的功率Fig.5 Power generated by photovoltaic modules during one year at 8:00,10:00,and 12:00 on morning of September 26

3.4 飛行區(qū)域

除了飛行區(qū)域的緯度φ參數(shù)，ηSTC=0.19及V=15 m/s，其他參數(shù)與3.1節(jié)中相同，在此條件下，得到的飛行區(qū)域緯度變化時(shí)光伏組件產(chǎn)生功率的變化如圖6所示。

圖6 飛行區(qū)域的緯度變化時(shí)光伏組件產(chǎn)生的功率Fig.6 Power generated by photovoltaic modules with latitude change

圖6是以中國的緯度范圍3.51°N～53.33°N作為研究區(qū)間，光伏組件產(chǎn)生的功率。可以看出，隨著緯度的增加，越向北，飛機(jī)光伏組件的產(chǎn)生功率越小。由式(10)中飛機(jī)所處區(qū)域的緯度φ變化，將影響式(9)中的太陽光輻射強(qiáng)度G，進(jìn)而導(dǎo)致式(1)中組件產(chǎn)生功率變化。所以當(dāng)緯度越高，太陽高度角越小，光伏組件所能接受到的太陽輻射也就越小，從而導(dǎo)致組件性能的下降[36]。

圖7是北京、上海、南昌和廣州4個(gè)城市組件一年內(nèi)產(chǎn)生的功率，4個(gè)城市中心的緯度分別為39.56°N、31.14°N、28.11°N和23.20°N，緯度依次降低。從圖中首先可以看出北京地區(qū)飛機(jī)光伏組件產(chǎn)生功率最小，而在廣州組件功率最強(qiáng)。此外，看出4個(gè)地區(qū)一年中功率變化幅度分別為63.74%、50.40%、45.72%和38.20%，年平均產(chǎn)生功率分別為774.11 W、871.92 W、902.10 W和944.99 W。結(jié)合圖6結(jié)論得出緯度越低，組件產(chǎn)生的功率變化越小，總產(chǎn)生功率相對(duì)較大；緯度越高結(jié)論則相反。由此，緯度越低越有利于太陽能飛機(jī)的飛行。從圖4～圖7結(jié)論看出，光伏組件性能主要受太陽光輻射強(qiáng)度G影響。

圖7 北京、上海、南昌和廣州4個(gè)城市組件一年內(nèi)產(chǎn)生的功率Fig.7 Power generated by photovoltaic modules at Beijing,Shanghai,Nanchang and Guangzhou in one year

4 結(jié) 論

本文基于光伏組件產(chǎn)生功率模型，研究了太陽能飛機(jī)中飛行速度、高度、時(shí)間及區(qū)域等影響組件性能的規(guī)律，結(jié)論如下：

1) 當(dāng)飛機(jī)飛行速度增加時(shí)，組件產(chǎn)生的功率隨之增加但趨于飽和。原因在于速度增加能有效地降低組件的表面溫度，但性能提升是有限的。飛機(jī)所需的功率隨著速度增加而呈現(xiàn)指數(shù)增加。組件產(chǎn)生的功率與飛機(jī)所需的功率有能量平衡點(diǎn)。若增大電池效率，能量平衡點(diǎn)后移，從而有更多的飛行速度可供選擇。

2) 飛機(jī)在0～12 km的高度范圍內(nèi)，組件的功率隨著飛行高度的增加而增加，但有飽和的趨勢(shì)。原因在于，當(dāng)飛行高度上升，大氣溫度隨之下降，組件表面溫度下降；同時(shí)海拔越高，大氣密度和大氣通透率越大，太陽輻射強(qiáng)度越大，從而提升了組件產(chǎn)生的功率。而組件產(chǎn)生的功率出現(xiàn)飽和的原因有兩點(diǎn)，一方面是由于組件本身性能的限制，已達(dá)到極值；另一方面，根據(jù)海拔與大氣溫度的關(guān)系，在11～12 km附近，大氣溫度相對(duì)穩(wěn)定。

3) 飛行時(shí)間對(duì)于飛機(jī)光伏組件性能的影響十分明顯。一天之中，組件產(chǎn)生的功率基本以太陽時(shí)12點(diǎn)為軸左右近似對(duì)稱，中午最強(qiáng)；一年中夏季組件性能最強(qiáng)，冬季最弱。原因在于組件性能主要由所受太陽輻射強(qiáng)度決定。

4) 隨著緯度的增加，組件產(chǎn)生的功率越小。原因在于，當(dāng)緯度越高，太陽高度角越小，光伏組件所能接受到的太陽輻射強(qiáng)度也就越小。此外，通過北京、上海等4個(gè)地區(qū)組件一年內(nèi)產(chǎn)生的功率對(duì)比，可知緯度越低，組件總產(chǎn)生功率也越高，一年中組件性能越平穩(wěn)；在高緯度地區(qū)，一年中組件的性能波動(dòng)大，總產(chǎn)生功率小。由此，緯度低的地區(qū)更適合太陽能飛機(jī)的飛行。