一种临近空间长航时定点驻留高空飞艇

 临近空间高空飞艇飞行于距离地面20~50 km 高度的平流层空间,能够实现长航时飞行以及高空定点驻留,在长期驻空、高空探测、定点驻留、战效评估、导弹防御、电子对抗等诸多领域具有广泛的应用前景。随着轻质高强蒙皮材料的研制和循环太阳能源技术的发展,发展临近空间飞艇成为当前研究的热点。美国、中国、欧盟、日本、韩国等许多国家都投入了大量经费研制临近空间飞艇,已经取得了一定研究进展。     

平流层飞艇太阳能电池热性能数值模型

平流层飞艇太阳能电池的温度对电池转化效率有着显著的影响;同时在正午时分可能对飞艇蒙皮以及内部浮升气体的温度造成不利的影响,并恶化飞艇的"超热"、"超压"现象。因此,很有必要对平流层飞艇太阳能电池热性能进行分析;但是相关研究却不是很全面。建立了平流层飞艇太阳能电池热性能分析数值模型,包括太阳能电池的太阳辐射模型、多层热传递模型。基于该数值模型,开发了MATLAB仿真程序。设计并开展了飞艇太阳能电池温度地面测试试验,对所建的热模型进行了验证。在研究过程中,分析了太阳能电池在一天内的温度变化情况。此外,详细讨论了日期、隔热层、太阳能电池外部封装层透波率以及风速等因素对于太阳能电池温度的影响。可以为平流层飞艇太阳能电池的设计提供有用的参考信息,为平流层飞艇热控制及热设计提供依据。     

海底飞艇

随着科技的发展,人们把更多漂亮的房子建到了海底。为了让出行更方便,科学家们发明了海底飞艇,有了它,人们就可以自由地往返于陆地和海洋之间啦。     

基于有限元的软式飞艇主气囊动态特性分析

针对软式飞艇在飞行过程中的振动问题,采用有限单元法研究某型飞艇主气囊的动态特性。通过ANSYS建立主气囊的有限元模型,进行模态分析,计算低阶固有频率和分析主振型,然后给出各阶固有频率和压差的关系曲线。计算结果表明,主气囊自由振动时,刚度较小的尾部幅值较大,容易造成破坏;同时,固有频率随着压差增大而变大,为主气囊的动态响应进一步研究奠定可靠基础。     

飞艇放线技术在太山南北线π接进崇义变220kV线路工程的应用

文章叙述了太山南北线π接进崇义变220kV线路工程施工中,采用了遥控飞艇展放张力引绳架设高压输电线路的方法,指出此技术的应用减轻了前期赔偿工作对送电线路施工带来的负面效应,极大提高了线路施工的工作效率。     

基于Matlab/Simulink的飞艇全数字仿真系统

对飞艇仿真平台的功能模块进行了的划分和描述,构建了仿真系统的框架.在Matlab/Simulink环境下建立了某千立方米平流层验证飞艇的全数字仿真平台.利用该平台可以进行动力学分析、飞行控制、航迹规划不同的仿真任务,同时模块划分相对独立,有较好的复用性,可作为飞艇类飞行器的通用仿真平台.     

基于合成射流的高空飞艇分离流控制

采用数值模拟方法研究了基于合成射流技术的高空飞艇流动控制方法。将合成射流装置安放在飞艇表面,靠近分离线处,并沿分离线布置,通过合成射流口吹吸空气产生涡流,并将其注入边界层内来达到延缓流动分离,进而达到减阻和大迎角阵风减缓的目的。研究首先利用对原始飞艇进行仿真,找到分离线的位置,进而研究了合成射流口出射速度幅值不同时飞艇阻力系数的变化,并以此来分析合成射流的流动控制效果。结果表明,射流口吹吸速度幅值越大,时均减阻效果越好,但射流的能量消耗也越大,气动力的脉动幅值也大。在扣除合成射流本身的能量消耗影响以后,最优的时均控制效果发生在迎角30°左右。研究结果显示,合成射流可以用来降低飞艇小迎角下的巡航阻力,也可以用来控制大迎角情况下的瞬态气动力,从而作为阵风减缓措施。     

考虑组分相互作用的飞艇蒙皮材料力学模型

平流层空间空气稀薄,昼夜温差变化剧烈,巡航状态的平流层飞艇需要承受较大的循环压差载荷。蒙皮作为平流层飞艇的主要承力结构,其材料力学性能直接影响着飞艇的使用性。针对蒙皮材料层压结构特点,构建其细观结构模型。通过研究拉伸过程中纤维纱束与基体和膜层的相互作用,指出承力方向纤维纱束的变形过程分为弯曲状态逐步拉直和产生伸长形变两个阶段。建立了蒙皮材料拉伸过程的非线性力学模型;并通过与准静态拉伸试验获得的材料应力-应变曲线进行对比分析,校验了模型的准确性并分析了模型参数的改变对材料力学性能的影响,为平流层飞艇蒙皮材料结构优化设计提供依据。     

基于数字图像技术的飞艇气囊材料应变测试

为了解决传统应变测试技术在飞艇气囊软式结构上应用的困境,开展了基于数字图像相关测试的蒙皮材料应变测试技术研究。结合飞艇蒙皮材料URETEK-3216LV,利用数字图像相关测试技术进行了气囊蒙皮材料本体试样、热合连接试样以及充气球体气囊试样的应变测试。通过测试获得了蒙皮材料本体试样及其热合连接试样的应变场,掌握了其力学特性。气囊蒙皮材料本体试样测试结果精度理想,热合连接试样以及充气球体气囊试样结果符合物理规律,有效地解决了现有传统应变片测试方法中存在的问题。     

多飞艇协同对地观测和数据传输调度模型与算法研究

浮空器已经发展成为空间遥感信息获取的重要平台之一.本文针对飞艇的资源特性和需求的复杂性,设计了多飞艇协同对地观测和数据传输工作体系.综合考虑多飞艇协同对地观测和数据传输任务的协调优化,将观测任务和数据传输任务视为有向图中顶点,用飞艇在执行先后序列任务的地理位置间的巡航时间来度量有向图中顶点间的距离,将问题转换为带时间窗口的多车场开放式车辆路径问题(multi depot open vehicle routing problem with time windows,MDOVRPTW),并以最大化总收益作为优化目标,构建多飞艇协同对地观测和数据传输任务调度的混合整数规划模型.提出一种文化基因算法(memetic algorithm,MA),嵌套广义阈值算法(generalized threshold algorithm,GTA)计算染色体中各飞艇总巡航时间最短的任务序列,实现对地观测和数据传输资源的优化分配.研究发现,针对不同规模的算例,并与CPLEX计算结果比较,算法能够在较短的时间内获得满意的解.