系留气球尾翼变形检测方法的研究与应用

尾翼边缘检测技术一直是浮空器领域的研究热点,文章通过电台实时下传尾翼姿态图片,在地面通过算法解算出尾翼变形情况,从而提前预报气球系统的不安全因素,及时排除潜在故障,保障气球的可靠性和安全性。     

现代浮空器军事应用

 现代浮空器在军事应用中最成熟、最普遍的是系留气球。本文介绍了系留气球相对于其他飞行器的优势,梳理了系留气球在军事应用中的主要作用,列举国外典型的系留气球系统;对系留气球的生存能力进行评估,分析了国外平流层飞艇在军事应用中的现状,最后对浮空器进行展望。     

浮空器膜材循环拉伸力学性能及弹性常数研究

对全新飞艇蒙皮膜材Uretek3216L进行了单轴循环拉伸试验,采用自主研发的多功能薄膜双轴拉伸试验机进行5种应力比例下的拉伸试验.探讨了单双轴循环试验的应力应变关系及弹性模量随循环次数的变化规律,对双轴耦合弹性模量的理论公式进行了推导,分析了纬经向应力比对耦合弹性模量的影响规律.结果表明,单轴循环的第15次和第1次循环相比,经纬向弹性模量分别增大了20.7%和39.1%,其中第2次循环增大幅度最大,经纬向均占总增量的60%以上.对于双轴试验,随纬经向应力比R的增大,经向耦合弹性模量增大而纬向减小.确定了膜材的单、双轴应力下的弹性模量和3D应力应变响应曲面.     

喷流对航空器荷电影响的研究

为了研究喷流中带电粒子对航空器荷电的影响,通过建立喷流中的荷电数学模型和某型导弹的喷流几何模型,采用仿真的方法对喷流对航空器荷电的影响进行了分析.仿真结果表明,喷流对航空器的荷电影响主要集中在航空器的尾翼和喷嘴处,喷流中碳黑粒子的粒径及其荷电量对航空器的荷电量和极性均有一定影响.     

柔性蒙皮材料氦气渗透的细观机制

该文研究了由聚芳脂纤维(vectran)平纹织物为承力层、PVF膜(tedlar)为阻氦层、聚酯薄膜(mylar)为防护层的浮空器蒙皮材料氦气渗透的细观机制。首先,根据Hagen-Poiseuille定律,推导得到了承力层等效渗透率。然后,通过氦气溶解扩散模型和多层复合结构渗透模型,理论分析了各层对氦气密封性能的贡献比例,讨论了每层不同厚度对整体蒙皮材料氦气渗透率的影响,理论预测了蒙皮材料的整体氦气渗透率。最后,将实验结果与理论所得的数值进行了对比,验证了多层渗透模型的正确性。     

系留气球留空时间分析方法研究

系留气球的留空时间主要由日平均氦气泄露量决定;但由于氦气泄露量的影响因素众多,且探测手段有限,目前尚未发现能直接准确测得工作环境下球体实际氦气泄露量的有效方法。因此无法对留空时间进行准确评估。为了解决这一问题,提出了一种新的间接的系留气球留空时间分析方法。采用了全析因试验设计,通过计算各种工况下满足留空时间指标的日平均氦气泄露量上限,再采取各种措施使球体日平均氦气泄露量不超过该上限值,从而使该项指标符合战术技术要求,回避了直接求解氦气实际日平均泄露量的不确定性。研究发现,在特定的工作环境下,净静浮力的变化实际上是由日平均氦气泄露质量决定的;且当留空时间一定时,日平均氦气泄露质量只在某取值附近的小范围内波动,受环境因素的影响很小;只要能保证日平均氦气泄露质量≯6.314 54 kg/m3,则可以满足在任意的工作海拔高度、温度、风速、湿度和压差下某型系留气球都能达到21 d的留空时间指标要求。     

浮空器副气囊体积对环境适应性的影响分析

副气囊是浮空器的重要组成部分,其内部填充空气,通过充气或放气维持浮空器气囊内外压差在安全范围内,从而保证浮空器在空中长时间连续安全地工作。本文通过理论推导,建立了浮空器副气囊体积的数学模型,并对浮空器副气囊体积对环境适应性的影响进行了仿真分析。结果表明,本文方法对浮空器副气囊的设计有一定参考价值。     

基于流固耦合方法的快速部署浮空器数值研究

为了研究快速部署浮空器充气展开过程中的力学机理和工作特性,采用逆向折叠方法建立其折叠态模型,利用任意拉格朗日欧拉方法建立了折叠态气球整个充气过程的数值模型,结构域和流场域基于拉格朗日描述,通过接触算法描述两者间的耦合关系。分析了浮空器在充气展开过程中的外形、应力和流场变化,并将试验结果与数值结果进行对比。仿真结果表明：展开过程与高压氦气源放气特性存在时变非线性耦合,其充气时长、囊体外形时变特性等因素与试验结果基本吻合。且位于底部的蒙皮应力值最高,后续设计和制造过程中需要对底部结构进行增强。通过本文提出的数值方法可以为后续不同任务和构型的快速部署浮空器设计和优化提供参考。     

临近空间科学技术的发展现状及应用前景

 介绍了临近空间的特殊空间位置以及典型气象特征,梳理了国内外通过天基、地基、原位平台对临近空间进行科学探索和研究的情况,针对目前对临近空间认知不足的现状,提出应该以临近空间飞行器为主要平台对临近空间进行科学探索及应用;回顾了国内外临近空间飞行器（包括高空气球、平流层飞艇和高空太阳能长航时无人机）的技术发展及其在军用和民用市场中的应用现状,总结了亟需关注的关键问题,并提出了中国临近空间科技发展和应用的具体建议。     

基于Benchmark模型的柔性大浮空结构模态参数辨识及振动主动控制方法

为形成统一、标准、实用的柔性大浮空结构振动控制评价体系,本文提出了一种基于Benchmark模型的振控效果评价准则,并依此作为对整个研究进程进行指导和后续研究结果进行评价的标准。在此基础上论述了以基于模态参数辨识的振动主动控制为目标的试验与仿真横向并行的研究方法,该方法贯穿于浮空结构振动主动控制的整个纵向研究流程。