带有升降气囊与压块的飞艇动力学建模

研究飞艇的动力学建模,将飞艇的机体视为浮力与重力相等的浸没刚体,且考虑了飞艇机体与升降气囊以及压块之间的动力学耦合作用．整体的动力学方程首先通过Newton-Euler定律和Kirchhoff方程推出．此外,应用Hamilton与Lagrange半直积约化理论,可以将动力学方程解释为Lie-Poisson系统或者Euler-Poincaré系统．这两种动力学描述在基于能量的控制设计中有着重要作用．     

时变系统流场动量定理的积分形式及其在流体动力系数分析中的应用

为解决飞艇的非定常流体动力系数的计算问题,利用准平衡假设在涡量流体动力学理论的基础上构建了一种流体动力系数计算方法.首先提出了时变系统的概念及其与流场空间区域的对应关系,在此基础上建立了时变系统的输运方程和流场动量定理积分形式为后面的讨论做准备.其次,将动量定理应用于一个由无穷远固定边界和物面所包含的流体系统,将流体动力表征为流场扰动动量总和变化率的函数.进而提出准平衡假设的概念,将有粘流中流场扰动速度、第一涡量矩和扰动动量表示为运动体速度和角速度的函数.最后,采用CFD技术,数值确定了这种关系并代入流体动力表达式,得到有粘流中流体动力系数的计算方法.研究结果还表明,由于考虑了系统的时变性,在得到的流体动力表达式中将多出一个稳态流体动力项.这个稳态流体动力项,在无粘流的情况下刚好等于零,与d’Alembert(达朗伯)佯谬的结论一致,在有粘流的情况下不等于零,与实际情况一致.     

平流层飞艇地面通用测试原型系统设计

针对不同技术路线平流层飞艇试验靶场地面通用化综合测试评估的迫切需求,分析了平流层飞艇平台地面通用测试技术体制和测试矩阵,提出了飞艇地面通用测试原型系统总体架构,研究了系统功能组成和通用性。基于高速信息交换架构、合成仪器、公共测试接口等新一代自动测试系统关键技术,完成了原型系统的硬件、软件和机械结构设计方案,可以作为原型系统分系统实施方案设计、研制和综合集成调试的主要依据文件。经分析,地面通用测试原型系统可对多型号平流层飞艇实现快速自动通用测试评估,对飞行试验任务顺利完成起到的重要支撑作用。     

新型排翼式浮升一体化飞艇的布局设计和气动研究

以传统的NACA系列翼型为基准,设计一类实用高效的新型排翼式浮升一体化飞艇.通过数值计算,对浮升一体化飞艇的气动问题和布局设计展开系统的研究,综合分析和评估各气动布局形式的浮升特性.研究结果表明:排翼式浮升一体化飞艇不仅具有接近常规飞艇的体积效率,而且利用后翼对前翼下表面气流形成的阻滞和排翼重叠区域之间的气流加速作用,其总体升阻比较单排翼增大50%以上,当速度大于30 m·s^-1之后可以使飞艇的自重降低,有效载荷提高;同时,排翼式飞艇的弦向尺寸较小,可有效降低材料的表面张力,为高空飞艇表面柔性材料提供了较宽的选择范围.     

工程力学如何为开发中国西部做贡献

本文就开发中国西部地区中工程力学能做的贡献提出了建议。涉及交通运输,资源和能源的开发利用,发展微量水农业,创建新的农牧业,培养人才等八个方面。      

平流层飞艇气动外形优化设计:螺旋桨的影响

建立综合螺旋桨影响的平流层飞艇气动外形优化设计平台.采用Hicks-Henne型函数法参数化艇身轮廓,发展IDW-TFI混合动网格技术实现变形网格高效生成;基于作用盘理论模拟螺旋桨,建立飞艇流场高效数值求解方法.以LOTTE飞艇作为初始外形,阻力系数最小为目标,飞艇体积作为约束条件,通过NLPQL算法寻优获得最佳艇身设计方案.优化后飞艇的尾部形状较平坦,艇身最大横截面位置前移,气动性能得到明显改善,其阻力系数相对于初始外形降低了26.88%.     

激光本振红外光谱干涉成像及其艇载天文应用展望(特邀)

本文分析了红外干涉成像现状和难点,介绍了激光本振红外相干探测的原理,阐述了基于电子学的红外光谱细分和干涉成像原理,讨论了激光本振红外阵列探测器形式.激光本振和相干探测器的设置,可保证两个望远镜的红外信号相位的正确传递,在电子学实施窄带滤波形成的窄带红外信号有利于实现长基线干涉成像.在此基础上,类似微波综合孔径射电望远镜...     

平流层飞艇绕流场与柔性变形的数值模拟

处于平流层流场中的飞艇,其整体刚度较小,为柔性体,可视为弹性薄膜结构,外围的流场的状态分布与其形状有着密切的关系,从本质上说是一个流固耦合问题。本论文以此为背景,分析了平流层飞艇的外围流场与柔性蒙皮变形的非动态耦合关系。我们采用叠代计算方法来处理这一问题,其中飞艇的三维流场的计算本文采用基于有限体积法的压力修正SIMPLE算法,而飞艇弹性变形的数值模拟计算应用了薄壳无矩理论。本文比较了气动弹性变形和静态超压变形两种不同情况下的飞艇流场压力分布以及气动参数,分析了飞艇变形与流动参数、气动荷载变化的关系。     

考虑系留点垂向运动的飞艇系缆响应特性分析

为研究考虑系留点垂向运动的飞艇系缆的面内运动响应特性,将运动的飞艇作为系缆的边界条件处理,对系缆下端的系留点受到垂向激励时的系留飞艇系缆的运动状态进行了数值模拟,研究了系缆的动张力、运动情况。分析了飞艇攻角、系缆线密度等参数对系统的影响。研究结果表明:当系留点竖向简谐运动时,系缆上各点都做近似的简谐运动,在不同的线密度和攻角参数下,系缆各点的法向振幅分布不同,系缆可能处于二阶的振动状态;且随着系缆密度和攻角的增大,切向振幅增大,法向振幅减小;系留点激励还引起整个系统偏离平衡位置,这会引起飞艇动态高度的降低,在系留飞艇的高度控制中会有一定的影响。以上研究结果可为系留在舰船等运动中平台上的飞行器控制和系缆设计提供参考。     

临近空间平台光电探测系统在空间态势感知中的应用

介绍了空间态势感知的概念,以及地基、天基光电探测系统和临近空间平台的特点及研究现状,对不同平台光电探测系统的性能与特点进行了分析。分析表明,地基光电探测系统的观测质量受地球大气湍流和大气吸收的影响,有其极限探测能力,且大部分大气扰动发生在大气最底层的对流层;天基光电探测系统虽然可不受大气湍流的扰动,但光电探测平台的探测时间只有地基望远镜的1/3,且耗资巨大;临近空间平流层平台(飞艇)光电探测系统不受对流层大气扰动的影响,其分辨力可显著提高,并且具有灵活布站等优势。基于临近平台光电探测系统的优势,综述了发展临近平台空间光电探测系统的可行性,归纳总结了将其应用于空间态势感知的技术要求,涉及材料、控制、能源和高能物理等。