平流层飞艇蒙皮强度建模与仿真研究

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ｄｅｒｔｏｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｓｔｒｅｎｔｈｇｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅａｉｒｓｈｉｐｅｎｖｅｌｏｐｅ，ｔｈｅｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌａｎｄａｘｉａｌｓｔｒｅｓｓｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｅｎｖｅｌｏｐｅｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｕｎｄｅｒｉｎｔｅｒｎａｌａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｓ．Ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｉｃａｉｒｓｈｉｐｐｏｓｓｅｓｓｅｓｈｕｇｅｖｏｌｕｍｅ；ｗｈｉｌｅｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｅｎｖｅｌｏｐｅｉｓｍｕｃｈｓｍａｌｌｅｒｔｈａｎ
ｔａｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎＡＮＳＹＳ．Ｔｈｅｖａｌｉｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｅｑｕａｔｉｏｎｓｗａｓｖｅｒｉ — ｌｉｅｄｂｙｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｔｒｅｓｓｖａｌｕｅｓａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓａｒｅｆｅ－ｒｅｎｃｅｏｒｆｔｈｅ
ＡＮＳＹＳ中进行非线性仿真分析得到蒙皮各点的受力情况，并将理论应力值与有限元仿真结果进行了对比，结果验证了理论方程的有效性，为飞艇蒙皮的应力估算提供参考。
关键词：平流层飞艇；蒙皮；应力；有限元仿真
中图分类号：Ｖ２７文献标识码：Ｂ
ｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅａｉｒｓｈｉｐ．Ｌａｒｇｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｒｅｖｅｎｄａｍａｇｅｃａｎｅａｓｉｌｙｔａｋｅｐｌａｃｅｕｎｄｅｒａｃｅｒｔａｉｎｅｘｔｅｒｉｏｒｌｏａｄ．Ｉｎｏｒ —
ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｉｃＡｉｒｓｈｉｐＥｎｖｅｌｏｐｅ
ＨＵＡＮＧＤｉ，ＺＨＡＯＨａｉ－ｔａｏ，ＱＩＵＹｅ，ＣＨＥＮＪｉ — ａｎ
第３０卷第１期
文章编号：１００６ — ９３４８（２０１３）０１ — ０１５０ — ０４计算机 Nhomakorabea仿
真
平流层飞艇蒙皮强度建模与仿真研究
黄迪，赵海涛，邱野，陈吉安
（上海交通大学航空航天学院，上海２００２４０）
ｔｈｅｅｎｖｅｌｏｐｅｕｎｄｅｒｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌａｎｄａｘｉａｌｓｔｒｅｓｓｅｓｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙｔｈｒｏｕｇｈＶｏｎＭｉｓｅｓｓｔｒｅｓｓａｐｐｒｏａｃｈ．Ｔｈｅｎａｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅａｉｒｓｈｉｐｅｎｖｅｌｏｐｅ＂ｑ￣ｒａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｎｖｅｌｏｐｅｗａｓｏｂ —
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ）
摘要：关于飞艇蒙皮强度优化设计问题，平流层飞艇体积巨大，而蒙皮厚度远小于飞艇长度，结构在受载情况下容易发生较
大变形甚至破坏。为了给飞艇蒙皮强度设计提供依据，建立了飞艇蒙皮在只受内外压差载荷作用下的环向和轴向应力方程，用ＶｏｎＭｉｓｅｓ应力来定量描述蒙皮在环向和轴向应力作用下的整体受力情况。然后建立了飞艇蒙皮的计算模型，通过在

平流层飞艇蒙皮材料的研究现状

胺纤维商品织物主要有Ｋｅｖｌａｒ、Ｎｏｍｅｘ、Ｔｗａｒｏｎ、对Ｖｅｃｔｒａｎ纤维复合材料机械性能进行了报道，
Ｔｅｃｈｎｏｒａ等，它们的机械性能如表２所示：
对比了Ｖｅｃｔｒａｎ纤维织物与其复合材料在拉伸，
元取代聚酰胺的某些脂肪族链段而具有优异性能的可以与Ｋｅｖｌａｒ纤维相媲美，而且具有独特的耐湿
聚合物。．芳香族聚酰胺纤维中由于芳基的引入使分热性能，振动衰减性能，以及优良的耐酸碱、耐
国堡垦兰
±！箜！查箜塑
表ｌ一些飞艇的蒙皮材料性能
第六研究院自主研制，具有完全自主知识产权的
Ｔａｂｌｅ１Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｓｏｍｅｅｎｖｅｌｏｐｍａｔｅｒｉａｌｓ
高科技产品Ｆ一１２高强度有机纤维其性能已经可以
和撕裂强度相对较好。同时织物的纱线粗细、捻耐热性能优异，近年来还开发出了一些高强度高
数和在布中的排列密度对材料的性能也有影响。模量的聚酯纤维如上海石化公司采用对聚酯部分
皮材料的全部强力，均由织物构成。织物的结构链节问都是以酯基 “一Ｃ００一 ” 相连，所以通称

平流层飞艇总体性能与技术研究

关键词：平流层飞艇，技术概述，参数化建模，外形优化，代理模型；Kriging
模型，参数分析
- II -
南京航空航大学硕士学位论文
Abstract
Airships as stratospheric platform have large value in telecommunication services and military applcaiton. Their have been closely attend for nearly thirty years in those strong military countries. With the background of the stratospheric platform R&D project in China, this dissertation summarizes characteristics, application, systems and some technology of airship. Then, the airship modeling, figuration optimization and parameter analysis are studied in this thesis. In the context, parametic modeling method is used for stratospheric airship geometric modeling, and it can save considerable amount time required for aerodynamics analysis and figuration design. At the same time, airship with lemniscate and roseline profile is also studied to analyze their characteristic of drag. It’s found that airship is fit to control and has enough buoyanch when its slenderness radio is approximately four. So an improved trilobal roseline is described as a good profile. Surrogate model is introduced in the progress of figuration optimization of the airship. With Latin Squares Experiment Design to show samples and Kriging Approximation Approaches, we build the surrogate model for aerodynamical analysis. And then the figuration of stratospheric airship is optimized to have minimal weight in Isight. Finally, in the base of figuration optimization, the affect to weight and size of airship as a result of improving of much technology such as driving, energy, and material is studied, and this article figure out the direction of technology about stratospheric airship which should be developed. Keywords: Stratospheric airship, Technology summarization, Parametic modeling, Figuration optimization, Surrogate model, Kriging model, Parameter analysis

平流层飞艇的建模与辨识

２００７
第１卷第１８期
Ｖｏ．８Ｎｏ１１１．
平流层飞艇的建模与辨识
王勇军，屈卫东
（海交通大学自动化系，海２０４）上上０２０
摘
要：首先，用力学原理，立了平流层飞艇动力学模型和运动学模利建
验证了建模和辨识方法的精确性；最后，利用实际试飞数据进行飞艇模型的辨识提对
出了建议。
关键词：平流层飞艇；动力学建模；参数辨识
中图分类号：２１７；２９１Ｖ１．８Ｖ４．２文献标识码：Ａ文章编号：１７ — １７２０）１０９ —５６３０２（０７０ —０９０
维普资讯
２０７芷０
２月
装备指挥技术学院学报
ＪｕｎｌｆｔｅＡｃｄｍｙｏｑｉｍｅｔＣｏｏｒａｈａｅｆＥｕｐｎｍｍａｄ＆Ｔｅｈｏｏｙｏｎｃｎｌｇ

Ｆｅｒａｙｂｕｒ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｆｉｓｌｒｔｙ，ｔｉｍａｉｓｍｏｌａｄｄｙａｉｓｍｏｌｏｈｅｓｒｔｓｈｅｋｎｅｔｃｄｅｎｎｍｃｄｅｆｔｔａｏｐｈｅｉｉｓｉｒｉｔｒｃａｒｈｐａｅｂｕｌｕｉｉｉｃｎｃｌｔｅｒｔｌｚｎｇｍｅｈａｉａｈｏｙ，ａｌａｒｐｌｅ＇ｏｅ，ｒｄｄｒｏｅｎｅｏｄａｃｆｒｅｍｏ１ｓｗｅｌｓｐｏｅｌｒｍｄｌｕｅ＇ｍｄｌａｄａｒｙｎｍｉｏｃｄｅ．ｓｓ

可用于平流层飞艇蒙皮的PBO织物编织和性能研究

可用于平流层飞艇蒙皮的PBO织物编织和性能研究
可用于平流层飞艇蒙皮的PBO织物编织和性能研究
文章根据平流层飞艇蒙皮的特性,研究聚对苯撑苯并二恶唑(PBO)纤维织物的编织方式.自制了平纹、斜纹和两经两纬织法的高强、轻质PBO平流层飞艇蒙皮织物,并进行厚度、面密度、拉伸强度和撕裂强度测试.研究表明,平纹织法更适合于编织PBO蒙皮织物,其工艺简单,编织的织物品质稳定,性能优异,面密度仅为86.45g/m2,拉伸强度大于1300N/cm,撕裂强度大于419N,可以满足平流层飞艇蒙皮材料的质量和强度要求.
作者：曹旭顾正铭王伟志Cao Xu Gu Zhengming Wang Weizhi 作者单位：北京空间机电研究所,北京,100076 刊名：航天返回与遥感英文刊名：SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING 年，卷(期)：2008 29(3) 分类号：V4 关键词：蒙皮 PBO织物编织性能研究平流层飞艇。

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平流层飞艇的建模与辨识

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