基于動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)模型耦合的平流層飛艇上升段航跡研究.pdf

1、近年來，平流層飛艇展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用價(jià)值，受到了人們的廣泛關(guān)注。平流層飛艇工作在平流層，能夠在特定區(qū)域上空長時(shí)間駐留。同時(shí)，平流層飛艇具有較大的載荷能力、較強(qiáng)的生存能力、較低的費(fèi)用等特點(diǎn)，可以利用平流層飛艇對特定區(qū)域進(jìn)行監(jiān)視、通信及區(qū)域預(yù)警。
　　平流層飛艇上升過程是比較復(fù)雜的。在平流層飛艇上升過程中，外界大氣環(huán)境會(huì)發(fā)生較大的變化，外界環(huán)境的變化影響平流層飛艇上升過程的受力情況，同時(shí)也影響平流層飛艇與外界環(huán)境的熱量交換，因此，需要

2、考慮平流層飛艇動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)的耦合模型來研究平流層飛艇上升段航跡。本文研究的內(nèi)容分為三個(gè)方面：
　　第一，建立了平流層飛艇上升段動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)模型。動(dòng)力學(xué)模型反映了平流層飛艇上升段受力情況，熱力學(xué)模型反映出外界環(huán)境中太陽輻射、紅外輻射及對流換熱對平流層飛艇的影響。
　　第二，依據(jù)平流層飛艇上升段模型，通過對比平流層飛艇上升過程中考慮不同的熱模型、改變平流層飛艇起飛時(shí)間、蒙皮材料的比熱容及蒙皮材料對太陽直接輻射的吸收率，研究平

3、流層飛艇上升段特性。仿真結(jié)果表明：考慮復(fù)雜的熱模型后，平流層飛艇的蒙皮、主副氣囊中氣體溫度下降明顯，超冷現(xiàn)象較為嚴(yán)重，上升所用的時(shí)間較長；改變平流層飛艇起飛時(shí)間，發(fā)現(xiàn)太陽直接輻射對平流層飛艇上升過程影響較大；改變蒙皮材料的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)蒙皮材料的性質(zhì)在平流層飛艇上升過程中起著重要的作用，同時(shí)選擇蒙皮材料是設(shè)計(jì)平流層飛艇時(shí)要重點(diǎn)考慮的一個(gè)因素。
　　第三，基于平流層飛艇的動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)模型,以上升時(shí)間最短為性能指標(biāo)，利用Guass偽譜法