平流层飞艇放飞、回收过程初步分析

本文以常规布局形式的平流层飞艇为例,分析了飞艇发射、回收的一般步骤,并对上升、下降过程作了数值仿真分析,为下一步工作打下了基础。     

木质环境材料的室内应用及可持续发展思想

作为当今世界四大建筑材料(钢材、水泥、木材和塑料)之一的木材,是建筑装饰和家具等方面最主要的原材料,与人们的居住环境紧密相关,直接关系到室内物理环境的质量,对居民的身心健康无疑会产生重大影响。无论是从可持续发展的总体出发,或者是建筑室内物理环境的新理念,如何应用木制环境材料营造一个良好的室内物理环境是一个值得探讨的课题。与传统建筑相比,生态与可持续发展是优化室内物理环境的必由之路。     

平流层飞艇纵向气动特性及减阻实验研究

以美国高空哨兵50平流层飞艇作为背景样机,通过风洞实验研究了布局形式对该型飞艇纵向气动特性的影响。研究表明:与Y形尾翼相比,十字尾翼布局形式具有更大的阻力和升力;从俯仰静稳定性的角度而言,十字尾翼在大迎角下使得飞艇从纵向静不定变为纵向静定;但由于尾翼产生较大的附加阻力,因此需要采取一定的减阻措施。进一步采用微型涡流发生器对飞艇的后体及尾翼处的流动分离进行控制,研究其在不同迎角和侧滑角工况下的减阻效能,发现在α=8°、β=0°或β=-8°、α=0°工况下可以获得减阻效果,且MVG布置更密时,获得的减阻效果更好。     

室内无人飞艇系统地面工作站设计

无人飞艇作为重新兴起的飞行器在军事和民用方面具有广泛的应用价值,本文针对异型无人飞艇监测和控制的要求,采用VC＋＋可视化语言为开发工具,在地面站中实现遥测数据接收及显示、采用PID调节实现飞艇按规定航迹飞行、飞艇航迹的实时显示、选择不同飞艇进行飞行任务编辑等功能。     

复合材料飞艇螺旋桨成型技术

由于复合材料比强度、比模量高和可剪裁设计的特点,已经在飞艇螺旋桨上得到应用,并成为其材料体系的主要发展趋势。对复合材料飞艇螺旋桨成型工艺国内外鲜有报导,这主要是因为平流层飞艇的研究处于起步阶段,目前仍以论证设计为主。本文借鉴了同为复杂曲面外形的复合材料结构件——风机叶片的成型经验,提供了复合材料飞艇螺旋桨的成型技术路线,并对其成型过程中的关键技术和控制点进行了探讨。     

平流层飞艇定点控制器设计

基于滑模变结构控制对系统干扰及参数变化具有完全的自适应性或不变性,采用一类不确定仿射非线性系统在满足匹配条件下输出解耦变结构控制方法设计了飞艇的定点控制律.仿真结果表明:在系统存在不确定性或外界干扰的情况下,仍可使飞艇稳定在一定的位置,从而实现飞艇的定点控制.     

基于能量平衡的平流层飞艇推进系统建模与优化设计

为了在平流层飞艇推进系统高效率和轻质量需求的矛盾之中取得平衡,提出基于能量平衡的平流层飞艇推进系统建模与优化设计方法。利用试验设计和代理模型技术分别建立了高空电动机、螺旋桨的主要设计参数与其效率和质量的代理模型。建立了包含太阳能电池和储能电池的飞艇能源系统质量计算模型。以整系统能量平衡和推阻平衡为约束,以推进与能源系统总质量最小为目标,借助多岛遗传算法构建了飞艇推进系统优化设计数学模型。对某型平流层飞艇推进系统进行了优化设计,结果表明:优化后的推进系统效率提升了23%,推进与能源系统总质量降低了340 kg,验证了该平流层飞艇推进系统建模与优化设计方法的可行性和应用价值。     

基于B样条的平流层飞艇外形优化设计

为改善飞艇气动性能,提高推进系统的效率,增加飞艇承受有效负载的能力并延长其运行时间,将飞艇艇体气动阻力和艇体表面积两个主要因素引入到平流层飞艇外形优化设计中,建立了复合目标函数,在飞艇体积不变的前提下,采用EXTREM数值优化算法,对平流层飞艇外形基于B样条曲线参数化方法在体积和长度不变的限制条件下,进行了双目标优化设计,优化后,外形的气动阻力减小了7.12%,同时飞艇艇体表面积也减少了1.76%。文章的研究结果实现了减阻和减重的双重目标,证明了该方法是合理可行的,可为平流层飞艇总体设计提供相关参考。     

飞艇续航时间论证方法研究

由于飞艇续航时间受飞行速度、重力浮力配平方式、载油量变化、风场条件等多种因素的影响,飞机续航时间计算方法并不适用于飞艇,因此提出了一种新的基于试验设计和统计分析方法的飞艇续航时间论证方法。分析了工作高度的风场速度分布规律,分别给出完全靠发动机推力矢量平衡和完全靠动升力平衡两种不同情况下飞艇续航时间计算方法,以某大型对流层飞艇为研究对象,计算了初始方案在不同平均巡航速度、配平重量和配平方式下的平均燃油消耗率和最大续航时间,对经过减阻、减重、减少耗油率等技术改进后优化方案能达到的续航时间和概率进行了分析和论证。研究表明,某飞艇初始方案在使用区域风场条件下基本能满足留空时间72h的指标要求,经技术改进后,指标仍有较大的提升的空间。方法考虑了飞艇续航时间的多种影响因素、取值变化和交互影响,比较适宜在飞艇这类涉及重浮力配平和任务耗油率变化的浮空器上使用。