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第28卷第6期2007年11月 宇 航 学 报Journal of As tronauticsV ol.28N ov ember No.62007平流层飞艇优化方法和设计参数敏感性分析姚 伟,李 勇,王文隽,郑 威(中国空间技术研究院研究发展中心,北京100094) 摘 要:平流层飞艇优化设计对飞艇体积、重量、成本、工作能力、承载能力等有重要影响。
提出采用总重最小的优化目标对平流层飞艇进行优化,给出了平流层飞艇总体参数估算方法,建立了平流层飞艇优化流程,编制了计算程序,并对平流层飞艇进行了尺寸优化。
分析表明:(1)为达到最小代价(总重或成本)的目标,平流层飞艇设计不能片面追求阻力最小或者浮力最大,应综合考虑浮力与推力,进行尺寸优化;(2)平流层飞艇运行地理纬度、在一年中的运行时段、抗风能力、有效载荷重量、再生燃料电池比能量、蒙皮比重量等参数对飞艇优化设计尺寸有重要的影响。
关键词:平流层飞艇;总体优化;参数分析中图分类号:V247 文献标识码:A 文章编号:100021328(2007)0621524205收稿日期622; 修回日期2520 引言近空间目前还是人类活动涉及很少的空间领域。
近年来,在区域大气环境监测、防灾减灾、高分辨率实时监视、预警和导弹防御、反恐、区域通信等需求的驱动下,美国、欧洲、日本、韩国、以色列等国都在努力进行近空间资源的开发[1,2]。
平流层飞艇作为近空间飞行器系统的核心,各国投入大量经费对之进行论证和研制,近期取得了很大的进展。
目前我国也非常重视发展平流层飞艇技术。
2005年底,美国洛克希德马丁公司与导弹防御局M DA 已签订1.47亿美元的H A A 平流层飞艇合同,预计2009年研制成功原型艇,并进行飞行演示验证。
E SA 、JAX A 、韩国航空宇航研究院、Lindastrand 公司、Sans wire Netw orks 公司、Raven 工业公司、马来西亚国家浮空器技术中心等单位也开展了研究工作。
温度对平流层飞艇蒙皮渗透的影响研究李天骐;潘雁频;陈联;李海阳;王先进【摘要】The stratosphere airship moves in the near space environment, radiated by the sun, the temperature of enve-lope changes a lot, as a result, the penetrability of He changes a lot.The penetrability of He influences the lifetime of the stratosphere airship.This article, analyses the connection of the temperature and the penetrability.The results, such as the shape of airship, the range of pressure and the average penetrability have been showed after numerical calculation, mean-while, the lifetime of the airship is calculated according to the conditions above.%氦气填充的平流层飞艇在临近空间环境中运行，受到太阳辐照，蒙皮温度变化较大。
蒙皮的氦气渗透关系着平流层飞艇运行的时间等问题。
从理论分析与实验角度得到温度与蒙皮渗透性的关系，通过数值计算平均渗透率，结合飞艇外形及内部压力范围，估算飞艇的寿命。
【期刊名称】《真空与低温》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】5页(P120-124)【关键词】平流层飞艇;温度;渗透性;寿命【作者】李天骐;潘雁频;陈联;李海阳;王先进【作者单位】兰州空间技术物理研究所真空低温技术与物理重点实验室，甘肃兰州730000;兰州空间技术物理研究所真空低温技术与物理重点实验室，甘肃兰州730000;兰州空间技术物理研究所真空低温技术与物理重点实验室，甘肃兰州730000;兰州空间技术物理研究所真空低温技术与物理重点实验室，甘肃兰州730000;兰州空间技术物理研究所真空低温技术与物理重点实验室，甘肃兰州730000【正文语种】中文【中图分类】V2740 引言平流层飞艇由于要实现浮力和速度的控制，需要设计气囊，并在气囊内填充氦气。
平流层飞艇载荷舱电子设备散热仿真分析鲁思远 于峰*孟庆亮 王阳（北京空间机电研究所，北京 100094）摘 要 飞艇载荷舱电子设备的温度极大地影响了其工作可靠性，随着飞艇载荷舱应用途径的拓展，载荷总功率不断增长，设备设计功耗及热流密度显著提升，但平流层气体密度仅为地面的1/18，对流散热能力差，散热问题逐渐成为制约技术发展的关键问题。
文章为了解决高载荷功率下的散热痛点，引入了两相流体回路散热方法，探究其与风扇强迫散热的散热能力，在分析载荷舱电子设备传热特性的基础上，基于计算流体力学，设计了风扇强迫对流散热系统，同时提出一种采用1,1,1,2-四氟乙烷（R134a ）流体回路对平流层载荷舱电子设备散热的方法，并使用表观热容法对其进行仿真，计算了两种散热方式下飞艇载荷舱的温度场和流场，得到了两种方式的散热能力。
仿真结果表明，风扇的散热极限工率约为591 W ，两相流体回路方式散热可以解决700 W 的散热需求，使用风扇散热可以满足基本散热需求；使用两相流体回路方式散热可以对平流层飞艇载荷舱电子设备进行有效热控，为平流层大功率电子设备散热的设计和计算提供思路。
关键词 遥感载荷 平流层飞艇 强迫风冷 两相流体回路 散热设计 数值模拟中图分类号：V247 文献标志码：A 文章编号：1009-8518(2024)02-0041-12DOI ：10.3969/j.issn.1009-8518.2024.02.004Stratospheric Airship Payload Compartment Electronic EquipmentThermal Simulation Analysis ResearchLU Siyuan YU Feng *MENG Qingliang WANG Yang（ Beijing Insititute of Space Mechanics & Eletricity, Beijing 100094, China ）Abstract The temperature of electronic equipment in the payload compartment of an airship greatly affects its operational reliability. As the application scope of the airship payload compartment expands, the total power of the payload continues to increase, leading to significant increases in equipment design power consumption and heat flux density. However, the density of the atmosphere in the stratosphere is only 1/18 of that at the ground level, resulting in poor convective heat dissipation capability. Heat dissipation has gradually become a key issue restricting technological development. To address the thermal pain points under high payload power, this article introduces the two-phase fluid loop heat dissipation method and explores its heat dissipation capability compared to fan-forced heat dissipation. Based on the analysis of the heat transfer characteristics of electronic equipment in the payload compartment, a fan-forced convection heat dissipation system is designed based on computational fluid dynamics. Simultaneously, a method for using a 1,1,1,2-tetrafluoroethane (R134a) fluid loop to dissipate heat in the stratospheric payload compartment for electronic equipment is proposed, and its simulation is conducted using the apparent heat capacity method. The temperature and flow fields of the airship payload收稿日期：2023-10-30引用格式：鲁思远, 于峰, 孟庆亮, 等. 平流层飞艇载荷舱电子设备散热仿真分析[J]. 航天返回与遥感, 2024, 45(2): 41-52.LU Siyuan, YU Feng, MENG Qingliang, et al. Stratospheric Airship Payload Compartment Electronic Equipment Thermal Simulation Analysis Research[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2024, 45(2): 41-52. (in Chinese)第 45 卷 第 2 期航天返回与遥感2024 年 4 月SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING4142航 天 返 回 与 遥 感2024 年第 45 卷compartment under the two heat dissipation methods are calculated, obtaining the heat dissipation capabilities of the two methods. Simulation results indicate that the heat dissipation limit of the fan is approximately 591 W, while the two-phase fluid loop heat dissipation method can meet the heat dissipation requirement of 700 W, thus fulfilling the basic heat dissipation needs. The use of the two-phase fluid loop heat dissipation method can effectively control the temperature of electronic equipment in stratospheric airship payload compartments, providing insights into the design and calculation of heat dissipation for high-power electronic equipment in the stratosphere.Keywords remote sensing payload; stratospheric airship; forced air cooling; two-phase fluid circuit; heat dissipation design; numerical simulation0 引言平流层指的是对流层顶至距离地表大约50 km距离之间的大气层，其下部边界距离地表约10 km。
浅谈浮空器平台在预警监视领域应用飞艇是具有推进装置的浮空器，由艇体、尾翼、吊舱和推进装置等部分组成。
推进装置包括发动机、减速器和螺旋桨，为飞艇提供前进动力。
其关键技术涉及材料、结构、能源、控制技术等方面。
控制技术包括动力控制、压力控制、姿态控制、定点控制、温度控制等。
标签：平流层;飞艇;关键技术1 飞艇平台概述飞艇是具有推进装置的浮空器，由艇体、尾翼、吊舱和推进装置等组成。
推进装置包括发动机、减速器和螺旋桨，为飞艇提供前进动力。
控制飞艇升降的方法有多种，如抛掉水或沙袋等压舱物或冷却回收发动机尾气中的水分补充压舱物;经排气门放掉一些气体或用储气罐补充气体;操纵螺旋桨转向，改变推力矢量方向产生垂直方向的升力等。
2 平流层飞艇平台发展现状美国对于平流层飞艇平台的探索较早，最先提出飞艇平台概念。
美国Sky Station International（SSI）公司首先提出轻于空气的高空平台计划。
ANGEL TECHNOLOGIES 与SKYSAT 公司基于不同技术进行平流层平台的研制。
Lockheed Martin 公司的核心工作是开发宇航、航空技术装置及进行系统综合，该公司与其他公司于1998 年开始进行可行性研究，完成后，进入验证飞艇的组装、试验阶段。
日本对平流层飞艇平台的研究也起步较早，由于政府大力支持，已取得丰硕研究成果，在诸如材料、能源、结构设计、控制及热解析等多项关键技术方面走在世界前列。
进入新世纪，日本实施了“千年计划”，即从2000年开始，在系统及关键技术基础上，开发平流层飞行试验艇和低空定点试验艇。
3 平流层飞艇平台的关键技术3.1 材料技术飞艇所处环境要求艇体的材料与一般飞行器不同，飞艇艇体结构所使用的轻质、高强度材料，必须具备：轻质且高强度，抗老化，抗紫外线;对氦气密封性好;能适应平流层大气环境。
在高海拔，由于浮力小，若要使机体规模小，则需轻质高强度膜材，浮力小和机体规模小是长滞空不可缺少的条件，故单一素材很难满足，须开发具有多性能的薄膜素材组合而成的积层膜。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
《充气环骨架平流层飞艇的受力性能分析》篇一一、引言随着航空技术的不断发展，充气环骨架平流层飞艇作为一种新型的飞行器，受到了广泛关注。
这种飞艇的独特设计使得其具有了更高的稳定性、更强的载重能力和更远的航程。
然而，要确保其安全、高效地运行，必须对其受力性能进行深入的分析和研究。
本文将针对充气环骨架平流层飞艇的受力性能进行详细的分析，以期为飞艇的设计和制造提供理论依据。
二、充气环骨架平流层飞艇结构特点充气环骨架平流层飞艇主要由环状骨架和充气部分组成。
环状骨架为飞艇提供了稳定的支撑，使得飞艇在平流层中能够保持稳定的姿态。
同时，充气部分为飞艇提供了足够的升力，使其能够在空中飞行。
此外，飞艇还配备了先进的导航和控制系统，以确保其能够准确地到达目的地。
三、受力性能分析1. 外部风力分析外部风力是影响飞艇受力的主要因素之一。
在平流层中，风力较大且变化复杂，因此需要对飞艇进行风洞试验，以了解其在不同风速、风向下的受力情况。
通过分析风力对飞艇的影响，可以确定飞艇的稳定性和操控性。
2. 内部气压与结构力分析充气环骨架平流层飞艇的内部气压和结构力也是影响其受力性能的重要因素。
内部气压的稳定对于维持飞艇的形状和稳定性至关重要。
而结构力则需要在设计时进行合理的布局和优化，以确保飞艇在各种飞行状态下的安全性和稳定性。
3. 重力与浮力分析重力与浮力是决定飞艇升降的主要力量。
通过合理的设计和调整飞艇的重量、体积和充气量，可以使其在平流层中保持稳定的悬浮状态。
同时，还需要考虑重力变化对飞艇的影响，如地球引力、空气密度等因素的变化对飞艇受力的影响。
4. 操控力分析操控力是保证飞艇能够按照预定轨迹飞行的关键因素。
通过对飞艇的舵面、发动机等设备进行合理的布局和调整，可以实现对飞艇的精确操控。
同时，还需要考虑操控力对飞艇结构的影响，以确保其安全性和可靠性。
四、结论通过对充气环骨架平流层飞艇的受力性能进行详细的分析，我们可以得出以下结论：1. 外部风力、内部气压与结构力、重力与浮力以及操控力等因素共同影响着飞艇的受力性能。
《充气环骨架平流层飞艇的受力性能分析》篇一一、引言随着科技的不断进步，充气环骨架平流层飞艇作为一种新型的航空器，在航空航天领域中受到了广泛的关注。
其独特的结构设计和优异的性能使其在执行高空长时间观测、通信中继等任务中展现出巨大的潜力。
本文旨在全面分析充气环骨架平流层飞艇的受力性能，以期为相关研究与应用提供参考。
二、飞艇结构与特点充气环骨架平流层飞艇主要由环状骨架和充气结构组成。
其特点在于骨架结构轻盈且强度高，能够承受较大的压力和风载；而充气部分则提供飞艇的主体结构，使得飞艇在平流层中保持稳定。
这种结构使得飞艇既具有足够的强度，又能够适应高空环境。
三、受力性能分析（一）空气动力学受力分析飞艇在平流层中飞行时，受到的主要外力包括升力、阻力和重力。
其中，升力主要由飞艇下方的空气动力学效应产生，与飞艇的形状、飞行速度和空气密度等因素有关。
阻力则包括摩擦阻力和压差阻力，其大小受飞行速度、空气密度和飞艇形状等因素的影响。
重力则是飞艇受到的地球引力，其大小取决于飞艇的质量。
通过对这些力的分析，可以评估飞艇的飞行性能和稳定性。
（二）骨架结构受力分析骨架作为飞艇的主体结构，承受着来自充气部分和外部环境的各种力。
在风载作用下，骨架需要承受由于风压产生的应力。
此外，由于飞艇在飞行过程中会受到各种动态力的作用，如惯性力、振动等，这些力也会对骨架产生一定的影响。
因此，对骨架结构的受力性能进行分析，是评估飞艇整体性能的重要环节。
（三）充气部分受力分析充气部分是飞艇的主体结构，其受力性能直接影响飞艇的整体性能。
在飞行过程中，充气部分会受到来自内部气体和外部环境的各种力。
内部气体压力的变化会对充气部分的材料产生挤压作用；而外部环境的风载、气压变化等也会对充气部分产生一定的影响。
因此，对充气部分的受力性能进行分析，是确保飞艇安全稳定运行的关键。
四、结论通过对充气环骨架平流层飞艇的受力性能进行全面分析，我们可以得出以下结论：1. 飞艇的空气动力学受力性能受飞行速度、空气密度和飞艇形状等因素的影响，需要通过优化设计提高其飞行性能和稳定性。
蒙皮薄膜材料自然环境老化性能研究作者：符文贞张金奎来源：《科学与财富》2018年第25期摘要：对蒙皮薄膜材料的自然环境老化性能进行了试验研究。
以浮空器研制和应用为背景，获得了具有重要工程研究价值的蒙皮材料自然老化性能数据，真实反应了蒙皮薄膜材料在应用环境中的老化过程。
关键词：蒙皮薄膜材料；自然环境；老化1 前言由于浮空器长期处于滞空状态，且空间环境极其复杂，蒙皮薄膜材料不可避免的受到环境中多种因素的影响，飞艇工作环境十分恶劣，这对蒙皮薄膜材料老化性能提出了更高的要求。
蒙皮薄膜材料环境老化性能直接影响着临近空间飞艇研制进度和应用效能，因此材料的老化问题随着浮空器研制和应用的深入越来越受到人们关注[1-3]。
对此国内外学者[2-5]开展了蒙皮薄膜材料老化性能对比分析、加速老化性能测试等大量的研究工作。
蒙皮薄膜材料的自然环境老化试验持续周期长、投入经费大，对试验研究的开展带了一定的困难。
本文针对环境因素对蒙皮薄膜材料老化性能的影响，开展材料自然环境老化性能研究。
2 蒙皮薄膜材料结构特点及老化研究现代浮空器材料一般为多层复合结构，主要有耐候层、阻气层和承力层组成。
影响材料老化的因素主要是日光辐射（紫外线）、高低温环境、臭氧老化和水。
2006年，Said M A等人[8]研究了几种高强度纤维（Zylon、Kevlar、Vectran和Spectra）的抗紫外线性能，试验结果表明Spectra抗紫外线性能最佳。
Kimito Kanaka等人还进行了飞艇材料随艇飞行检测试验，试验材料贴在飞艇气囊外侧，跟随飞艇进行临近空间飞行，实现了气囊材料的临近空间环境暴露试验，获得了具有重要价值的试验数据[9-10]。
现阶段浮空器蒙皮材料老化性能研究主要集中在材料间性能对比和材料老化性能研究；在浮空器应用较广泛的今天，特别是发展迅速的临近空间飞艇，使得气囊材料在其服役环境下的老化性能愈加重要。
3 蒙皮薄膜材料自然环境老化性能本文利用浮空器研制和应用过程中的试验数据，对蒙皮薄膜材料的自然老化性能进行研究。
平流层飞艇对大气海洋环境探测的应用本文主要根据平流层飞艇的特点，对利用平流层飞艇平台开展大气海洋环境探测的需求进行了分析，提出了几个方面的优势。
标签：飞艇;平流层;大气探测1 引言美国、欧洲、俄罗斯、日本、韩国等许多国家和地区都非常重视发展飞艇技术及其应用，飞艇不仅被用于广播通信、无线网络、运输、灾区救援等领域，而且在国防安全监测、情报信息收集、环境监测以及气象探测等诸多方面都有应用。
其中美国和日本在气象飞艇方面的技术水平较为先进，美国研发了专门用于监视海岸线的飞艇，美国普渡大学正在进行用于气象环境监测和国土安全监视的飞艇技术研究。
日本国家空间实验室从2003年开始，开展了用于气象环境监测的高空飞艇技术研究。
2 平流层飞艇的特点平流层飞艇处于大气平流层环境，具有以下使用特点。
（l）滞空时间长平流层飞艇只要结构和材料强度允许，可以在高空停留几年甚至更长的时间。
这是因为飞艇的有效载荷主要靠空气静升力作为升力源，飞艇的移动或巡航飞行则靠取之不尽的太阳能作为动力源，另外，驱动平流层飞艇的动力系统所用能源，还可以是能再生的氢氧燃料电池作为辅助能源。
（2）研制使用成本低平流层飞艇直接靠其巨大的艇囊静升力和辅助动力升空，不需要像卫星升空那样采用昂贵的火箭发射，其升空后的高空飞行，白天主要靠设在顶部的太阳能电池供电，夜间则靠再生式燃料电池提供动力。
与无人飞机和卫星相比，平流层飞艇在技术上更容易实现且成本相对低廉。
因此，平流层飞艇研发生产周期短、研制和使用成本都比较低。
（3）有效载荷限制少平流层飞艇升降和飞行比较平稳，有效载荷的携带能力强。
一般长度在150m以上的大型平流层飞艇可以携带上吨重的载荷。
（4）战场适应能力强平流层飞艇重量轻、结构疏松、多采用无金属骨架的软体结构、非常小的动力需求，使其外部信号特征，特别是雷达发射截面和红外辐射强度很低，增强了隐蔽性，易于躲避敌方侦察。
平流层飞艇具备垂直起降功能，不需要固定的机场和跑道，只需要简单的开阔地即可，适于部署在地形复杂的山岭和海岛地区。
