面向有效载荷质量的平流层飞艇设计参数优化

最大有效载荷质量是衡量平流层飞艇设计方案优劣的重要指标,最大有效载荷质量与飞艇设计的许多因素相关联,为此建立平流层飞艇各性能指标估算模型,在此基础上,提出以飞艇最大有效载荷质量为优化目标,综合考虑浮重平衡、推阻平衡、能源平衡、材料强度等方面约束的平流层飞艇设计参数优化模型,并基于混沌粒子群算法进行实例计算.研究结果表明:设计平流层飞艇时以阻力最小、质量最轻等常见指标为优化目标不能反应飞艇适应任务的能力.此外,平流层飞艇的设计是一个各子系统紧密耦合、相互制约的求解过程,与基于经验值设计的参考方案相比,经过设计参数优化后的平流层飞艇最大有效载荷质量能增加50％.     

太阳能无人机能源系统参数的敏度分析

通过对太阳能无人机驻空过程中4个典型飞行阶段的特点分析,总结相应的功率变化模型,并通过分析此模型获得所需功率与质量、功率因子、展弦比密切相关的结论,并进一步分析了这三者对太阳能无人机的能源系统及整体设计的影响.通过对功率因子随攻角变化规律的分析研究,获得了满足飞行能量需求的攻角变化范围;考虑能量平衡,对太阳能无人机各子系统质量以及整体质量进行建模,分析翼展和展弦比对质量的影响,同时讨论了储能电池和太阳能电池质量对功率需求的影响.结合上述分析得出结论:随着翼展的增大,太阳能无人机所需功率有所增大;当翼展一定时,随着展弦比的增加,所需功率有所减小.     

胰腺特异性表达Hes1基因的构建及体外表达

为了探究胰腺的发育机制,以及制备胰腺缺陷型的小型猪模型,构建了特异性表达载体,开展了相关载体构建及体外验证研究.本研究以小鼠PDX1启动子为特异性启动元件,构建胰腺特异性启动小鼠Hes1基因的表达载体PDX1-Hes1,载体转染MIN-6胰岛β细胞、猪耳成纤维细胞及猪肾细胞,培养48h后,通过qRT-PCR、Western Blot检测.结果显示:Hes1在MIN-6胰岛β细胞中的RNA水平和蛋白水平均高效表达,而在非胰腺细胞猪耳成纤维细胞及猪肾细胞中均不表达.试验表明:胰岛特异性表达载体PDX1-Hes1的成功获得,为构建相关基因在胰腺中特异性表达的载体提供参考,为后续制备胰腺缺陷型的小型猪提供了条件.     

平流层飞艇再生能源能量平衡的关键技术分析研究

介绍了平流层飞艇再生能源系统的构成及功能,在再生能源能量平衡分析中建立了太阳电池阵列在平流层飞艇曲面铺装的模型和能源闭环模型,分析了能源消耗构成和全天24 h的能量平衡;且实现了太阳电池输出功率的可视化仿真。结果表明平流层飞艇能够在全天实现能量平衡。分析了能源系统的关键技术参数对能源系统的影响,结果显示:锂电池能量密度、太阳电池转换效率和锂电池充电效率是平流层飞艇能源系统的最关键技术参数。研究结果为平流层飞艇能量平衡分析方案论证和方案设计提供参考。     

基于Gauss伪谱法的平流层飞艇上升段航迹规划

引入净浮力计算方法,完善了平流层飞艇航迹规划问题的数学模型,并通过对其飞行过程的分析,得出了模型的目标函数和约束条件.基于Gauss伪谱法对时间最少和能量最省2种情况下的平流层飞艇上升段航迹进行了规划.仿真结果表明,飞艇的最短上升时间为2 913.6 s, 在时间允许的情况下飞艇可以实现零耗能升空.仿真结果可为平流层飞艇的总体设计提供有益参考.     

高空科学气球下降过程航迹与热性能耦合分析

考虑高空科学气球动力学与热力学耦合关系,研究分析下降过程飞行航迹与内部氦气热性能.建立高空科学气球热模型和下降过程动力学模型,包括太阳辐射模型、红外辐射模型、对流换热模型等,仿真得到了某高空气球下降过程高度、速度等飞行航迹参数和氦气体积、温度等热性能参数,分析了参数变化规律与变化原因.研究结果表明,高空气球下降过程存在严重超热现象,超热状态变化导致下降速度变化,下降速度变化又导致超热状态改变;下降初始阶段氦气排放质量对下降速度、下降时间和超热状态均存在重要影响.     

基于支持向量回归机和粒子群算法的改进协同优化方法

研究基于支持向量回归机和粒子群算法的改进协同优化方法.阐述了协同优化方法和支持向量回归机方法基本原理,为有效解决系统级优化协调困难问题,改善收敛性能,提高收敛速度,采用支持向量回归机构造系统级约束条件的近似模型,引入粒子群算法求解系统级和学科级优化问题.仿真计算结果表明,设计的协同优化方法可有效求解多学科设计优化问题,...     

多个体系统编队分布式控制的循环追踪算法

系统总结循环追踪算法演进过程,建立和推导二维平面循环追踪算法模型,包括线性循环追踪、定速非线性循环追踪、变速非线性循环追踪等,并结合数值仿真,对上述3种循环追踪算法性质和特点进行分析。研究结果表明:线性循环追踪中,个体均以对数螺旋曲线轨迹收敛于初始几何中心,定速非线性循环追踪中,个体收敛于以初始几何中心为圆心的圆上;变速非线性循环追踪中,系统最终状态与控制增益有关。     

基于多层节点模型的平流层浮空器热力学分析

基于两节点热力学模型,研究多层节点模型的平流层浮空器热特性分析方法.对美国国家航空航天局的超长航时气球的仿真结果表明:多层节点模型可给出囊体不同部位的温度分布及氦气温度随时间的变化规律;高空气球囊体顶部和底部的昼夜温差明显小于平流层飞艇内氦气的昼夜温差;高纬度飞行时的氦气温差更小,降低驻空高度可降低氦气温度.研究结果对平流层浮空器热控设计具有重要的参考价值.