本文基于氢燃料电池、太阳能电池和蓄电池三电混合能源系统,给出了绿色能源无人机设计构型;针对绿色能源无人机设计过程中涉及到的能量、重量和功率的耦合关系,以功率匹配、重量平衡和能量平衡的总体参数设计方法确定了无人机基本参数;根据太阳能能量特性,给出不同设计参数条件下的无人机飞行边界;对试验样机进行了试飞测试;加工了铺设有太阳能电池阵的复合材料无人机,并进行了大量的地面测试。具体研究内容及完成的工作如下:(1)建立飞行剖面。针对小型电动无人机的任务需求,并结合混合能源系统的工作特性,对无人机的任务剖面进行研究。通过分析传统无人机现有的任务剖面,并结合已有混合能源无人机的飞行测试数据,建立绿色能源电动无人机典型任务剖面。(2)无人机初始设计参数确定。针对绿色能源无人机能源系统的工作特性,并总结现有绿色能源无人机的设计要点,对本文中的绿色能源无人机进行初步参数设计。通过总结现有的传统能源无人机与现有绿色能源无人机的设计参数,结合能源系统与无人机之间的耦合关系对无人机的基本布局、外形进行参数设计,并在此基础上进行能源系统的选配。最终得到绿色能源无人机总体设计参数。(3)无人机系统模型建立。针对绿色混合动力无人机总体设计过程中涉及的主要学科,对无人机分系统模型进行研究,并进行分系统模型建立。绿色能源无人机主要的分系统模型有:气动模型、重量模型、能源系统模型等。(4)基于能源特性的飞行边界确定。针对绿色能源无人机能量耦合关系,依据能量平衡和重量平衡约束关系,以太阳能能量变化对起飞重量的影响建立飞行边界模型,并对无人机不同设计参数条件下的飞行边界进行研究;同时对影响飞行边界的相关参数进行灵敏度分析。针对氢燃料电池同时与多个相关参数存在的耦合关系进行了研究。(5)工程实现与测试。为验证设计结果的可行性,对设计的无人机进行试验样机制作,并对试验样机进行飞行测试,验证了无人机设计参数的正确性。在试验样机的基础上了进行铺设太阳能电池片的复合材料无人机加工,并对机翼上的太阳能电池阵进行了大量的地面测试,验证了太阳能电池阵功率输出稳定、可靠。