平流层飞艇太阳电池系统产能分析

平流层飞艇曲面太阳电池的产能与飞艇所在位置、驻空时间、飞行姿态、太阳电池布局等有着密切的关系。通过对太阳辐照模型的分析，结合平流层飞艇驻空期间方位角的变化，采用投影法分别计算曲面太阳电池各投影面的产能，从而计算出太阳电池在驻空过程中的动态发电功率。分析结果表明：曲面太阳电池在水平面内的投影部分是主要产能部分，受飞艇方位角的影响较小；垂直面内的投影部分产能较少，受飞艇方位角影响较大。     

平流层飞艇强迫对流特性数值仿真分析

强迫对流换热特性对平流层飞艇热状态有重要影响。以平流层飞艇流线型封闭囊体为研究对象,基于囊体内部纯导热传热的假设,采用计算流体力学方法建立平流层飞艇外部流场三维数值模型,对飞艇外部强迫对流换热特性进行仿真分析,得到了不同太阳照射角度、风速和攻角条件下的飞艇表面温度分布和内部平均温度变化规律,为平流层飞艇热状态预测和热控设计提供参考依据。     

临近空间大型柔性充气囊体结构特性分析

以临近空间平流层飞艇柔性充气囊体为研究对象,根据充气结构设计理论对充气囊体结构的最小压差和应力进行计算,建立平流层飞艇充气囊体结构有限元模型。在模型验证的基础上,采用非线性有限元方法对平流层飞艇充气囊体结构特性进行仿真分析,得到了囊体结构在不同压差和吊舱载荷作用下应力和变形分布及变化规律,并分析了结构加强配置对囊体应力和变形的影响,为平流层飞艇结构设计提供技术支撑和参考依据。     

临近空间大型柔性充气囊体结构特性分析*(专题约稿)

以临近空间平流层飞艇柔性充气囊体为研究对象,根据充气结构设计理论对充气囊体结构的最小压差和应力进行计算,建立平流层飞艇充气囊体结构有限元模型,在模型验证的基础上,采用非线性有限元方法对平流层飞艇充气囊体结构特性进行仿真分析,得到了囊体结构在不同压差和吊舱载荷作用下应力和变形分布及变化规律,并分析了结构加强配置对囊体应力和变形的影响,为平流层飞艇结构设计提供技术支撑和参考依据。     

平流层飞艇飞行模态分析

平流层飞艇的总体布局、升空原理和工作模式明显不同于导弹、飞机等传统飞行器,其动力学特性亦不同于上述飞行器,须深入研究其飞行动力学的基本特性、一般规律和内在机理。针对此问题,系统研究了平流层飞艇的飞行模态。采用小扰动方法推导了平流层飞艇的线性运动方程,将其解耦分组为纵向运动方程和横侧向运动方程;定义模态及模态参数,研究平流层飞艇的模态分析方法;通过计算分析状态方程的特征值和特征向量,研究了平流层飞艇的飞行模态。结果表明:纵向运动由浮沉、浪涌和摆动三种模态叠加而成,横侧向运动由偏航衰减、侧滑衰减和滚转振荡三种模态叠加而成。     

平流层飞艇空间控制作战样式分析*

临近空间是未来作战的制高点之一,在分析了临近空间作战特点的基础上,建立了平流层飞艇编队作战模型,通过研究飞艇的信息对抗能力、防御能力及武器性能,表明激光武器比导弹更适合于平流层飞艇的临近空间作战,干扰通信系统比干扰侦察系统对作战结果的影响更大,采取一定的防御措施也不能对平流层飞艇的损失率产生较大影响.     

一种打击平流层飞艇的方法研究*

平流层飞艇可作为临近空间攻防双方重要的武器平台，研究如何对其实施打击具有重要理论及现实意义。现有研究证明由于囊体内外压差极小，通过打击飞艇囊体使其升力气体泄漏从而达到打击目的的方法时效性太差，因此在建立平流层飞艇接收太阳能模型及毁伤薄膜电池模型基础上，分析了太阳能薄膜电池毁伤面积变化与飞艇作战能力之间的关系，并采用蒙特卡洛方法研究了导弹突防阶段雷达探测概率、导弹拦截概率和击中目标时导弹毁伤半径对薄膜电池相对毁伤面积的影响。仿真结果表明，将防御方雷达探测概率和导弹拦截概率控制在0.5并将导弹有效毁伤半径提高到50.0m能较好达成打击平流层飞艇的目的，3枚导弹就可使700m长飞艇在较短时间内丧失作战能力，通过毁伤飞艇太阳能电池来达到打击平流层飞艇目的的方法可行。     

平流层飞艇合成孔径雷达成像优化策略

平流层飞艇具有驻空高度高且时间久、覆盖范围广、使用效费比高等特点,在侦察监视等领域应用前景广阔。结合平流层飞艇平台特性,分析平流层飞艇合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)与机载SAR的异同;针对平流层飞艇SAR的脉冲重复频率冗余及大振幅低频率运动误差,提出优化方案,并开展仿真分析验证。仿真结果表明所提优化运动补偿方法能够有效消除平流层飞艇运动误差影响。     

平流层飞艇高能激光武器防御弹道导弹

防御弹道导弹逐渐受到世界各国的重视,扩大拦截窗口是重要的发展趋势之一。平流层飞艇有可能通过艇载激光武器或者中继反射地基激光两种方式拦截自由段弹道导弹,为评估这两种方式的拦截效果和可行性,本文分析了平流层飞艇搭载高能激光武器的可能性以及中继反射作战方式的特点,建立了激光烧蚀模型,采用数值计算方法对激光的烧蚀效果进行了研究,结果表明平流层飞艇部署位置应距离导弹发射点800～1000km,平流层中继激光飞艇能够在短时间内引爆弹头,艇载激光武器采用烧蚀弹头防热层的方法同样可以达到拦截弹道导弹的目的。     

基于路径跟踪的平流层飞艇柔性编队控制

建立平流层飞艇驻空阶段动力学模型,在定高飞行前提下,采用小扰动方法对动力学方程进行线性化处理。提出采用路径跟踪的平流层飞艇柔性领航-跟随编队控制方法,领航者和跟随者通过速度控制与航向控制,分别跟踪保持特定距离的参考路径,实现编队的柔性控制。以采用直线路径跟踪和采用圆路径跟踪的三平流层飞艇编队控制为例,对提出的柔性编队控制方法进行仿真验证。仿真结果表明:提出的路径跟踪方法控制精度高,提出的柔性编队控制方法可以实现编队稳定运行,避免编队成员碰撞现象的发生。     

太阳辐射作用下的飞机表面温场分布实验研究

提出一种通过缩比模型测试飞机在太阳辐射作用下的表面温度场分布,进而通过有限元方法实现太阳辐射温场的三维模拟显示的实验方法.该方法避免了外场测试条件中自然日光辐射强度不可控和环境温度变化的影响,为飞机在太阳辐射作用下的表面温场理论模型验证和实测提供一种有效的方法,对飞机红外特性、日历寿命等研究具有借鉴意义.     

基于粒子群优化算法的平流层飞艇总体设计

平流层飞艇总重最小化能一定程度上反映总费用最低的设计目标,满足有效载荷功率需求是飞艇总体设计的出发点和落脚点。本文在飞艇参数建模中引入了太阳电池曲面铺装模型以及昼夜能源闭环模型;以整艇重量最小为设计目标,以昼夜能源供需平衡、浮重平衡、推阻平衡三大平衡问题为约束条件,运用粒子群优化（PSO）算法对飞艇的外形尺寸参数进行优化设计;分析了有效载荷功率需求和功率密度对于飞艇总体设计结果的敏感性。分析结果表明：（1）飞艇总重随有效载荷功率线性增加;（2）飞艇总重随有效载荷功率密度增加而迅速减小,但变化率逐渐变小,飞艇总重趋于稳定。最后,能源系统仿真的结果表明了飞艇总体设计方法的有效性和设计结果的临界特性。     

太阳能电池阵跟踪驱动过程扰振特性分析

太阳能电池阵对日跟踪驱动过程所产生的扰动是限制高精度航天器技术指标提高的主要因素之一。为获取驱动扰动的规律性特征,本文将太阳能电池阵及其驱动装置考虑为相互耦合的整体系统,从主要驱动环节出发建立其机电一体化扰振分析模型和Simulink动力学仿真模块,通过试验算例验证模型正确性,并分析了电池阵刚柔耦合和质心偏置等因素对扰振特性的影响。结果表明:转速波动将激起电池阵低阶扭振模态,扰动频谱具有步进电动机驱动和柔性结构振动的频率特性,但扭振扰动对刚体运动规律影响很小;质心偏置会引起电池阵平动与转动耦合的空间振动,激扰面外弯曲振型,改变扰振频率分布和放大扰振分量幅值。     

平流层飞艇气动特性相似缩比分析与风洞试验

阐述了平流层飞艇气动特性天地相似缩比分析设计方法,给出了刚体模型与柔性体模型完成风洞试验需满足的相似准则数,并指导完成两类缩比模型研制及风洞试验。通过对两类缩比模型风洞试验数据的分析,发现平流层飞艇不同充气内压下气动特性规律基本一致,但较刚体模型有明显的差异;柔性特征下的气动阻力系数明显高于刚体,在零攻角状态下甚至高出一倍,引发滚转气动力矩特性出现稳定与发散的本质变化。这对平流层飞艇特别是低压保形下的柔性气动特性评估,克服现有采用刚体气动特性数据或工程估算方法进行“动阻平衡”飞艇总体设计存在较大偏差的弊端,具有重要工程应用价值。     

太阳电池阵组合基板模态参数分析的半解析模型

基于分布参数系统传递函数方法的基本理论,针对空间结构太阳电池阵的特殊结构形式,通过将太阳电池阵基板划分为条形单元,将基板间连接铰链副简化为均匀梁单元,并利用条形单元与梁单元公共结点间位移连续与力平衡条件,建立了空间结构太阳电池阵动力学特性分析的半解析计算模型。得到了太阳电池阵单块基板和多块组合基板的模态参数计算值,并将其计算结果与有限元结果进行了比较。     

广州日总太阳辐射估算

利用广州十年内（1995—2004）的气象数据，进行了逐步回归分析，得出估算日总太阳辐射的模型。并通过平均百分误差、平均偏差和均方根误差对各模型的精确性进行了对比，选择出最优模型。最后用实测的日总太阳辐射数据对选出的最优模型进行验证，结果表明，当日总太阳辐射值较大时，模型估算值与实测数据吻合得很好。     

飞艇浮升力随高度变化规律的研究

针对软式飞艇,在确定压力高度和囊体体积的条件下,对其所受的浮升力随高度变化规律进行了理论分析和仿真计算,给出了飞艇囊体体积设计、压力高度的确定与总浮升力和静浮升力各参数之间的数值变化关系,为飞艇的总体设计提供了理论基础。     

临近空间飞艇内部自然对流的流场特征仿真

针对临近空间飞艇,对其内部氦气的自然对流特征进行了数值模拟。采用计算流体力学方法,并利用自编的用户自定义函数将外部的温度边界条件导入壁面网格。在不同的稳态条件下,通过对内部氦气压力、温度、速度的分布等流场特征参数的研究,分析了临近空间飞艇内部气体自然对流的运动特性及其影响规律,并对自然对流非稳态变化过程进行了初步的探索。仿真结果表明,在临近空间环境下,飞艇内部氦气的自然对流,对于内部氦气自身的热交换具有一定程度的促进作用,而对蒙皮受力和结构安全性影响很小。     

屋面太阳能电池布设优化模型

以光伏电池接受太阳能辐射强度最大化为目标,建立了太阳能电池板倾角和朝向优化模型,以确定太阳能电池板的最佳布设方式。根据发电量最大化、单位发电费用最小化原则,以净经济效益为目标函数,建立了光伏电池优选模型,对光伏电池进行优选排序从而选出性价比最高的光伏电池,并对模型进行了检验。结果表明：在山西省大同市地区铺设太阳能光伏电池,架空布设电池板的最佳倾角为36°,朝向为南偏西26.5°,光伏电池板最佳布设方式及电池优选模型与实际情况基本相符。