项目名称: 基于三元气囊的浮空器飞行力学新原理及飞行特性研究

项目编号: No.11202225

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 郑威

作者单位: 中国空间技术研究院

项目金额: 24万元

中文摘要: 用理论分析的方法对现代浮空器飞行过程中"超热"或"超冷"引起的"净轻"或"净重"等现象进行研究,揭示传统浮空器飞行力学原理在"超热"和"超冷"状态下浮力、压力和高度调节存在原理性矛盾。为了解决以上矛盾,本项目原创性地提出基于"三元气囊"的飞行力学新原理,在传统空气囊质量调节方法基础上,率先提出基于"三元气囊"- - 气液相变气囊的体积调节方法,由两者协同实现浮空器的浮力、压力和高度调节,为从原理上消除浮空器浮力、压力和高度调节之间的固有矛盾提供一条崭新的思路。同时,结合这种新概念浮空器的独特特点,针对目前国内外浮空器飞行动力学与气体热动力学、气液相变系统动力学及飞行操纵系统动力学模型集成研究的不足之处,开展多学科强耦合时变参数动力学模型集成方法创新研究,并在此基础上采用数值计算和理论分析方法,研究基于"三元气囊"浮空器总体性能和运动规律,为该类飞行器总体设计和控制方法研究奠定理论基础。

中文关键词: 平流层飞艇;飞行力学;三元气囊;;

英文摘要: Through theoretic analysis, the phenomenon of a modern LTA(lighter-than-air) vehicle which is said to be statically light or statically heavy, arising from temperature effect such as 'superheat' or 'negative superheat', is studied in detail. And it is revealed that the buoyancy control, pressure control and altitude control of a traditional LTA vehicle cannot be obtained at the same time when the vehicle is under the harsh condition of 'superheat' or 'negative superheat'. To solve the above principle problem, an original method which is defined as 'trio-ballonet' method is proposed. In the new method, except the traditional air-ballonets, a new type of ballonet named 'trio-ballonet' is added to the vehicle which is responsible for volume regulation by phase change. By means of both mass regulation of the air-ballonets and volume regulation of the trio-ballonets, the buoyancy control, pressure control and altitude control of LTA vehicles could be gained simultaneously. Furthermore, based on the novel concept LTA vehicle, it is found that for traditional LTA vehicle dynamics modeling, thermodynamics, gas phase regulation system modeling and control effectors modeling are not well incorporated with flight dynamics and aerodynamics at present. Thus, a theoretic framework that integrates the flight dynamics, thermody

英文关键词: stratospheric airship;flight dynamics;triple-ballonet;;

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