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飞行在20km~100km高度的临近空间浮空器,在区域监视、侦查、应急通信与科学实验等领域具有独特的优势。高空零压气球是常见的临近空间浮空平台之一。对其上升过程运动特性的研究有利于增加驻空时间、减少横向漂移距离。文章通过建立零压气球充气量模型和气球上升过程中的动力学模型,对气球上升过程中动力学模型进行仿真分析,结合高空飞行试验数据,验证了所建模型的准确性。在模型的基础上对比了不同浮升气体对气球上升速度以及驻空高度的影响;研究了浮升气体充气量对载荷总量的影响,并分析了气球在上升过程中的体积变化以及驻空高度与浮升气体质量的关系,最后讨论了影响气球上升特性的关键因素。可以得到零压气球上升过程运动特性与浮升气体种类、充入气体量、气球规格、载荷质量有关,假设气球可无限膨胀不发生爆炸,浮升气体密度越小,充入气体量越多,载荷质量越轻,气球的驻空高度就越高,达平衡所需时间越少;实际工程应用中,气球受材料限制不可无限膨胀,面密度小的气球,可能在上升到驻空高度前发生爆炸,要使气球携带一定质量载荷在某一高度范围驻空,其充气量不能过多,需与一些物理量满足一定关系。 相似文献
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为研究高空气球在上升过程中的形状变化以及蒙皮应力分布情况,并给气球的结构设计以及强度设计提供一定依据,本文建立了气球上升过程中的热力学模型,同时基于高空气球蒙皮材料具有非线性、黏弹性、各向异性和不能抗压等特点,通过简化气球几何模型,采用最小势能法预测自然形高空气球上升过程中的形状,并分析了气球上升过程中的应力分布情况,气球的应力极值出现在气球顶部和底部,而经向应力的数量级远大于纬向应力;还对比了不同充气量下、不同时刻下气球形状及应力分布情况,为气球设计及工程应用提供了有效计算 方法。 相似文献
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