临近空间串联气球系统设计与特性分析

目前,零压气球和超压气球固有的不足限制了高空气球的飞行能力。提出了 1种无需消耗压舱物和浮升气体即可实现昼夜高度自稳定且能够长时间迂回飞行的临近空间串联气球系统。结合了 2种气球的优点,避开了现阶段高空气球发展遇到的困难。建立了昼夜飞行高度一定的串联气球系统的数学模型,设计了能够利用准零风层风场条件实现迂回飞行的串联气球系统,通过与单一零压气球系统对比,验证了该系统的优势。数值仿真分析了零压气球形状、系统设计高度对超压气球尺寸、最大超压量等关键参数的影响,为设计飞行性能更好的系统提供了重要参考依据。     

一种新型电动复合力加载系统控制方法

在介绍三维复合力加载设备结构特点与工作原理的基础上,推导出复合力与单支链力之间的关系,建立了单支链电动缸力加载数学模型,通过仿真和实验研究了系统稳定性,分析发现小阻尼系数和力噪声是影响系统稳定与响应速度的主要因素,提出了一种改善系统稳定性和快速性的控制方法,并在实验中取得了良好效果,采用该控制方法,弯矩、轴向力复合加载频率可以达到10 Hz.     

平流层系留气球气动参数敏感性分析

推导了平流层系留气球三维数学模型，提出了从系统优化设计和驻空试验特性研究两个角度进行参数敏感性分析的意义，给出了两个角度下参数敏感性分析方法，并从这两个角度对系缆法向气动力系数、气球气动阻力系数和气球气动升力系数进行了敏感性分析。结果表明：减小系缆法向气动力系数在系统优化设计中能够显著提高系缆最大安全系数，并在驻空试验中能够减小系缆张力和提升系统抗风能力；气球气动阻力系数和气球气动升力系数对设计阶段提高系缆最大安全系数没有影响，但参数变化会显著影响驻空试验的系缆安全和系统抗风能力。