平流层零压气球飞行控制仿真研究

摘要：

文章在详细分析零压气球几何外形、内外热环境和受力等情况的基础上,建立了零压气球几何、热力学和运动学模型.基于该模型,对零压气球上升-驻空-下降全过程进行了仿真模拟,得到零压气球飞行高度、蒙皮及内部气体(氦气)平均温度、氦气质量、气球体积以及气球飞行速度随时间的变化规律,并讨论了气球充氦量以及放飞时间对气球飞行性能的影响.结果表明:气球在上升过程中,氦气存在严重的"超冷"现象,而在驻空和下降过程中,出现严重的"超热"现象.由于"超冷",气球上升速度曲线呈"W"型变化;中午过后,随着太阳辐射的减弱,气球开始下降,直至降到地面.此外,充氦量及放飞时间直接影响到上升过程中氦气温度和飞行速度,对气球驻空高度影响很小.

关键词：零压气球、几何模型、热力学模型、运动模型、数值仿真

所属期刊栏目：41

分类号：V1(航空、航天技术的研究与探索)

资助基金：国家自然科学基金资助项目61375047

在线出版日期：2018-05-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：325-332