浅析飞艇结构形式的发展
关于平流层飞艇囊体材料的发展现状

关于平流层飞艇囊体材料的发展现状
平流层飞艇是一种能够在平流层高空飞行的气球型航空器。
它可以搭载大量的货物或
人员,并且具有长时间飞行的能力,因此被广泛应用于科学研究、气象探测、遥感监测等
领域。
平流层飞艇的囊体材料是其核心部分,它的性能直接关系到飞艇的寿命和安全。
目前,平流层飞艇囊体材料的发展已经进入了成熟阶段。
首先,最早使用的纯天然材料,如橡胶、棉布等,由于其密度大、脆性强、抗风能力差等缺陷,已经逐渐淘汰。
其次,合成材料得到了广泛的应用,如尼龙、涤纶等,它们具有轻、薄、柔软、抗风、防水等特点,但对于气密性、耐低温等方面的要求还存在一些问题。
此外,石墨烯也被广泛关注。
石墨烯是一种具有独特的二维结构的材料,其具有高强度、超薄、高导电、高导热等优异特性。
近年来,石墨烯被应用于平流层飞艇囊体材料领
域的研究,石墨烯包覆的聚合物材料被认为是潜在的替代材料。
研究结果表明,石墨烯的
嵌入能够显著提高材料的机械性能、尺寸稳定性和气密性,同时保持材料的轻质性。
总的来说,平流层飞艇囊体材料的发展现状已经进入了高分子聚合物和石墨烯的领域。
这些材料具有优异的性能,能够满足平流层飞艇在高空环境下的使用要求。
不过,目前仍
存在一些问题,例如材料与基础结构的适应性、材料内部结构的一致性等需要进一步研究
和解决。
浅析飞艇结构形式的发展

浅析飞艇结构形式的发展摘要:本文介绍了不同类型飞艇结构的发展,及软式、半硬式及硬式飞艇的概况。
其次,根据不同外形、不同浮升气体、不同运行状态以及载荷能力大小而引起的飞艇不同特性,介绍了异型飞艇结构研究现状。
然后,及飞艇领域的发展现状。
最后,回顾了飞艇结构形式的发展历程并描述了未来飞艇的发展方向。
关键词:飞艇;浮空飞行器;飞艇外形1前言利用空气浮力悬浮空中飞行的飞行器,一般来说,有飞艇与高空气球两种。
从最开始的热气球到有着封闭囊体的氢气球、高空探测气球、飞艇以及最近方兴未艾的应用新材料、新技术的新型浮空飞行器。
本文所介绍的飞艇,是指由封闭囊体中的气体提供浮力,且自身携带推进及控制系统的浮空飞行器[1]。
根据结构形式及飞行控制方式的不同,飞艇种类有传统型飞艇及异型飞艇,混合飞艇、重型浮力飞艇及高攻角飞艇,还有浮力辅助飞艇等。
热气球及高空气球并不属于此列,因为这两种飞行器自身没有携带推进装置。
另外,由飞艇囊体结构形式可划分为软式飞艇、半硬式飞艇及硬式飞艇;异型飞艇的主要特征,如:浮力的提供方式、飞艇的外形、动力的来源等与传统型飞艇均有不同。
总之,传统型飞艇具有的特征是:绕旋转轴对称的流线形外形、由囊体中气体提供浮力、载重量低、由燃料提供动力。
所有其它飞艇统称为异型飞艇。
2传统型飞艇早期飞艇概念来源于在气球上捆绑推进系统。
世界上第一艘飞艇是法国工程师H吉法尔于1852年发明的。
橄榄型的飞艇长44米,直径12米,在软式气囊下有一个三角形的风帆用来操纵飞行方向,在吊篮内装有一台3马力的蒸汽发动机驱动一副三叶螺旋桨。
1852年9月24日,吉法尔从巴黎马戏场起飞,以大约5公里的时速飞行到28公里外的德拉普,成为当时轰动一时的新闻,给飞艇业带来极大的推动。
硬式飞艇的出现,才使其真正进入实用阶段。
所谓硬式飞艇,是指由金属、木材等制成框架,再在表面蒙上蒙布的,靠完整的骨架结构保持外形的飞艇。
第一艘硬式飞艇是由奥匈帝国的一个木匠于1890年设计并建造的,它的龙骨及蒙皮由铝构成,这样保证了飞艇的稳定性以承受更大的重量及意外的撞击等。
现代飞艇发展现状及趋势

现代飞艇发展现状及趋势目录一、演进历史二、优势特点三、发展现状四、发展趋势近期,中美“流浪气球”事件引发国内外舆论广泛关注,曾经沉寂一时的高空飞艇,因其独特的性能和军民两用性质,再次进入公众视野。
本文将从演进历史、优势特点、发展现状及未来趋势等四个方面对现代飞艇进行一番详细解读,以飨读者。
一、演进历史人类制造飞艇的历史可追溯到十八世纪,当时有人尝试通过操纵气球实现在空中飞行。
1852年法国人吉法尔试飞成功人类社会第一艘具有动力设备的实验氢气载人飞艇。
1900年,德国退役骑兵军官齐柏林设计和研制的飞艇成为全世界第一艘可实用的硬式军用飞艇。
一战爆发后不久,德国率先将飞艇投入战场,主要承担空中轰炸和侦察等任务。
据统计,在第一次世界大战中,德英法美等国家总共建造了460多艘飞艇。
一战期间,被德国视为终极武器的飞艇一共出动了208艘次,对英国实施了51次空袭,与其飞机对英国的空袭次数基本持平。
虽然飞艇的作战表现没有达到德国所希望的那样,最终也无法改变德国战败的命运,但却对英国构成了很大的威慑,有效牵制了英国防空兵力和战机的运用,并造成了英国较大的财产损失和人员伤亡。
一战后,由于飞机技术的迅速发展,飞机开始广泛地应用于各个领域,加之该阶段飞艇事故频发,特别是1937年发生的著名的“兴登堡空难”,使很多国家对飞艇的安全性忐忑不安,进而对其发展前景产生了极大怀疑,导致对其的研究和应用急速衰落。
到了二战时期,飞艇逐渐走向边缘化,其国防和军事应用主要限于防御侦察、海岸监视、军用物资运输等一些非作战行动,而且数量和程度都远不及一战时期,这也预示着飞艇的全盛或辉煌期已经逝去。
然而,经过了一段时期的沉寂,随着现代航空设计制造技术的发展,以及高分子纤维材料和高性能计算机的出现,飞艇一些原本无法克服的缺陷得以解决,因此也就使得飞艇重获新生成为了可能。
首先,大功率发动机使飞艇比航空母舰和大型运输舰更快。
其次,艇内充的是氦气等惰性气体,自身发生事故的可能性很小。
简述飞艇技术发展现状与趋势

简述飞艇技术发展现状与趋势本文主要介绍了飞艇的发展近况和发展趋势,阐述了低空大载重飞艇和高空飞艇的关键技术问题。
我国对飞艇的研究相比国外从认识到技术还有一定的距离,处于起步阶段。
标签:低空飞艇;高空飞艇;发展趋势0 引言飞艇在运行中存在的问题主要是这种轻于空气的航空器靠充入气囊中的浮升而得到空气的静升力,因而体积相比重于空气的航空器要大很多。
飞艇吊舱及其他附属物的分布主要考虑飞艇纵向和竖向平面内的平衡,对于常规飞艇外形,其外部的气动升力相对于静升力可以忽略。
为了克服飞艇体积大而难于操纵的困难,发挥其留空时间长而耗能少的特点,目前,世界各国都在开展将空气静升力和空气动升力相结合和混合式飞艇(也称组合式飞艇),典型的有飞艇+飞机组合,飞艇+直升机组合。
组合式飞艇主要用于大载重、远距离运输,依靠飞艇艇囊和其他部分的静升力平衡其自重,利用机翼或直升机产生的气动升力来提升重物,这样飞艇的体积大大减小,操纵性能得到改善,也大大提高了有效载荷。
组合式飞艇集空气静力与空气动力于一身,其研究发展的困难在于飞艇艇囊的其他构件(如机翼)的连接,对于常规飞艇,艇囊大多为软式结构(硬式低空飞艇终止于二次世界大战前),结构质量较轻、强度小,若是连接机翼或多个螺旋桨结构,其复杂性和结构质量将大大增加,且流场模拟分析比较困难。
1 低空飞艇的研究现状和发展趋势低空飞艇是指运行于大气中对流层区(距海平面约18km)的飞艇,与二次世界大战前的飞艇相比,其明显的改进是发动机台数由原来的3~8台减少到现在的2~3台,这主要归功于单台发动机功率的提高,有效载荷比率也得以提高。
基于高强度、轻质材料和飞艇蒙皮制作技术的改进,现代低空飞艇大多采用软式结构。
不论是无增升类型、部分增升类型还是全增升类型,对于低空飞艇,除了要有足够的艇囊体积提供静升力外,设计一个好的流线型外形以减少空气阻力,从而减少发动机的燃油消耗率。
另外,低空飞艇主要是民用领域,也有的用于低空雷达预警等军事领域。
关于平流层飞艇囊体材料的发展现状

关于平流层飞艇囊体材料的发展现状【摘要】平流层飞艇囊体材料的选择对于飞艇的安全性和性能至关重要。
目前主要的囊体材料包括聚酯薄膜、聚乙烯薄膜和聚四氟乙烯等,但随着技术的发展,新型材料如碳纤维复合材料和纳米材料正在逐渐应用于飞艇囊体中。
而随着平流层飞艇的发展,对囊体材料性能的要求也越来越高,包括轻量化、高强度、耐腐蚀等。
材料的选择和工艺对囊体性能有着直接影响,因此需要不断深入研究。
未来,平流层飞艇囊体材料的发展将朝着更加环保、高性能和多功能化的方向发展,这需要材料科学家们不断努力探索。
通过不断创新,可以使平流层飞艇囊体材料在未来有更广阔的应用前景和发展空间。
【关键词】平流层飞艇囊体材料、发展现状、重要性、种类、发展趋势、新型材料、应用、性能需求、材料工艺、影响、未来发展方向1. 引言1.1 平流层飞艇囊体材料的重要性平流层飞艇囊体材料的重要性在于其直接影响到飞艇的性能和安全性。
囊体材料在平流层飞艇中起着支撑气囊结构、承受飞行中的气动压力、抗风切割和抗磨损等重要作用。
合适的囊体材料可以有效提高飞艇的耐用性和飞行稳定性,同时也能减轻飞艇的重量,提高其携载能力和航程。
平流层飞艇通常需要在极端高海拔环境中飞行,因此囊体材料必须具备耐高低温、耐高气压、耐紫外线等特性,以确保飞艇在各种恶劣条件下都能保持稳定的飞行状态。
选择优质的囊体材料并不仅仅是为了减少成本和延长使用寿命,更是为了保障航空器的安全和可靠运行。
随着技术的发展和对平流层飞艇性能要求的不断提高,囊体材料的研究和应用将成为平流层飞艇设计中的重要环节。
2. 正文2.1 当前平流层飞艇囊体材料的主要种类1. 聚氨酯薄膜材料:聚氨酯薄膜具有轻质、高强度、耐磨损等优点,适用于平流层飞艇囊体的制造。
其具有良好的密封性和气密性,能够有效减少气体泄漏问题。
2. 碳纤维复合材料:碳纤维具有高强度、低密度的特点,可以有效提高飞艇囊体的强度和刚度,同时减轻整个结构的重量,提高飞艇的飞行性能。
浅谈平流层飞艇发展现状

浅谈平流层飞艇发展现状综述了国内外平流层飞艇研制的进展与现状,重点描述了平流层飞艇技术难点的情况。
标签:平流层飞艇;总体设计;发展0 引言平流层是指海拔高度为10~55km的大气空间,处于对流层与中间层之间,气流相对平稳,垂直对流小,是部署空中平台执行监视预警、通讯中继、导航定位以及环境监测等任务的比较理想的环境。
平流层飞艇能完成太阳能飞机所无法完成的定点飞行和长时间迎风驻留等飞行任务。
正因为平流层飞艇具有可定点飞行、留空时间长、探测范围广、载荷能力强和费效比高等优点,多个国家正在开展对平流层飞艇的研究与验证。
1 国内外现状1.1国外发展现状自21世纪初,美国、日本以及欧洲等主要发达国家和区域均提出了平流层飞艇计划。
美国为了弥补战时信息保障过度依赖天基平台的弱点,同时大幅度提升持久区域信息作战能力,近年来投入巨资支持了多项平流层飞艇研发项目,包括洛克希德马丁公司的高空飞艇项目、探测器与结构一体化飞艇项目和西南研究院的高空哨兵飞艇项目等。
日本在2000年就提出了长远的、分阶段实施的平流层飞艇开发计划。
日本宇宙航空研究开发机构组织实施并开展了无动力验证飞行和多次低空技术验证试飞,积累了大量技术经验,但尚未有开展飞行样机整体集成和高空试飞演示的报道。
2005年3月,欧盟集中欧洲各国的相关研究机构和公司,启动了“面向特殊航空航天应用的高空飞机和高空飞艇研究项目”。
1.2国内发展现状中国对平流层飞艇的研究,始于“十五”期间,多个高校和研究所参与了方案论证、关键技术攻关等基础性研究。
2009-2012年,北京航空航天大学先后4次完成20km以上平流层高度飞行验证,取得了初步成果。
2015年8月,航天科工一院与六院、〇六八基地联合开展直径30m囊体的飞行试验,飞行高度超过20km。
2015年9月,上海交通大学开展了新型囊体结构的高空飞行试验,试验飞行时间2h,飞行高度19.3km,验证了非常规形态升空、回收方式的可实现性。
飞艇总结范文

飞艇总结引言飞艇是一种以气体浮力为主要驱动力的航空器。
这种航空器因其独特的外观和灵活的飞行性能而受到广泛的关注和喜爱。
本文将对飞艇的历史、原理和应用进行总结,并展望未来的发展趋势。
历史回顾飞艇的起源可以追溯到19世纪末,当时德国工程师福尔柯特·齐皮尔成功发明并制造了第一艘可用于载人飞行的飞艇。
这种飞艇采用了轻质金属和气囊结构,搭载了内部气球和螺旋桨引擎。
随着技术的进步,飞艇在第一次世界大战期间发挥了重要的作用,成为军事侦察和轰炸的重要工具。
然而,飞艇的发展受到了多次事故的阻碍,尤其是在1937年的“兴登堡号”飞艇火灾事故中,造成了巨大的人员和财产损失。
这一灾难给飞艇产业带来了沉重的打击,几乎导致了其彻底衰落。
直到近年来,随着新技术的引入和安全措施的加强,飞艇的再次兴起成为可能。
工作原理飞艇的工作原理基于气囊中充满了轻质气体(如氦气),形成了一种相对于周围空气的浮力。
通过控制气囊内外气体的压力,可以实现飞艇的上升、下降和悬停。
此外,飞艇还配备了螺旋桨引擎,通过改变螺旋桨的转速和方向,可以实现前进、后退和转向。
相比传统的飞行器,飞艇具有以下几个显著的优势:•高机动性:由于气囊提供了额外的浮力,飞艇可以实现垂直起降和悬停,具有很高的机动性。
这使得飞艇在特定任务中(如侦察、救援等)具有独特的优势。
•低噪音、低振动:飞艇的螺旋桨引擎通常比喷气发动机或螺旋桨飞机的发动机产生更低的噪音和振动。
这使得飞艇更适合用于需要低噪音环境的任务,如科学调查或环境监测。
•长航程:由于飞艇具有较低的能耗,相对于同等负载的飞机而言,飞艇可以实现更长的航程。
这使得飞艇在一些远程任务中具有明显的优势,例如海上巡逻和远程运输。
应用领域飞艇的应用领域非常广泛,涵盖了民用和军事两个主要领域。
在民用领域,飞艇主要用于旅游观光、广告宣传和物流运输。
由于其独特的外观和悬停能力,飞艇成为城市地标和景点的一部分,吸引了大量的游客。
同时,飞艇可以搭载大量货物,用于远程物流运输,特别是适用于山区、河流等交通不便地区的货物配送。
关于平流层飞艇囊体材料的发展现状

关于平流层飞艇囊体材料的发展现状【摘要】平流层飞艇是一种具有巨大潜力的交通工具,而囊体材料的发展对其性能至关重要。
目前,囊体材料主要使用液态金属、碳纳米管和复合材料。
液态金属材料具有良好的轻量化和耐腐蚀性,受到广泛应用。
碳纳米管材料具有优异的力学性能和导热性,潜在应用前景巨大。
复合材料在平流层飞艇囊体中也得到广泛应用,结合不同材料的优势,提高了囊体的整体性能。
随着科技的不断进步,新型材料也在不断研究和发展之中,为平流层飞艇囊体材料的进一步优化提供了可能性。
综合考虑当前囊体材料的使用情况和未来发展趋势,可以看出囊体材料将会朝着更轻、更耐用和更高性能的方向持续发展,为平流层飞艇的发展提供有力支持。
【关键词】平流层飞艇,囊体材料,液态金属,碳纳米管,复合材料,新型材料,发展现状,应用,研究,展望1. 引言1.1 引言本文将就当前囊体材料的使用情况、液态金属材料的发展趋势、碳纳米管材料的潜在应用、复合材料在平流层飞艇囊体中的应用以及新型材料的研究和发展等方面进行深入探讨。
通过对这些内容的分析和总结,可以更好地了解平流层飞艇囊体材料的发展现状,为未来的研究和应用提供参考和借鉴。
值得期待的是,随着材料科学技术的不断进步和突破,平流层飞艇囊体材料将会迎来更多的创新和发展,为平流层飞艇的性能提升和应用拓展带来新的活力和机遇。
希望本文的内容能够为读者提供一些启示和思考,促进平流层飞艇囊体材料领域的进一步研究和应用。
2. 正文2.1 当前囊体材料的使用情况目前,平流层飞艇的囊体材料主要包括聚乙烯、聚丙烯、玻璃纤维和碳纤维等传统材料。
这些材料在囊体制作中广泛应用,具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点。
随着平流层飞艇的发展和应用需求的提高,传统囊体材料已经不能完全满足要求。
近年来,研究人员开始探索新型的囊体材料,以提升平流层飞艇的性能和安全性。
碳纳米管材料也被视为一种潜在的囊体材料。
碳纳米管具有极高的强度和刚度,同时重量轻,具有优秀的导热和导电性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
浅析飞艇结构形式的发展摘要:本文介绍了不同类型飞艇结构的发展,及软式、半硬式及硬式飞艇的概况。
其次,根据不同外形、不同浮升气体、不同运行状态以及载荷能力大小而引起的飞艇不同特性,介绍了异型飞艇结构研究现状。
然后,及飞艇领域的发展现状。
最后,回顾了飞艇结构形式的发展历程并描述了未来飞艇的发展方向。
关键词:飞艇;浮空飞行器;飞艇外形1前言利用空气浮力悬浮空中飞行的飞行器,一般来说,有飞艇与高空气球两种。
从最开始的热气球到有着封闭囊体的氢气球、高空探测气球、飞艇以及最近方兴未艾的应用新材料、新技术的新型浮空飞行器。
本文所介绍的飞艇,是指由封闭囊体中的气体提供浮力,且自身携带推进及控制系统的浮空飞行器[1]。
根据结构形式及飞行控制方式的不同,飞艇种类有传统型飞艇及异型飞艇,混合飞艇、重型浮力飞艇及高攻角飞艇,还有浮力辅助飞艇等。
热气球及高空气球并不属于此列,因为这两种飞行器自身没有携带推进装置。
另外,由飞艇囊体结构形式可划分为软式飞艇、半硬式飞艇及硬式飞艇;异型飞艇的主要特征,如:浮力的提供方式、飞艇的外形、动力的来源等与传统型飞艇均有不同。
总之,传统型飞艇具有的特征是:绕旋转轴对称的流线形外形、由囊体中气体提供浮力、载重量低、由燃料提供动力。
所有其它飞艇统称为异型飞艇。
2传统型飞艇早期飞艇概念来源于在气球上捆绑推进系统。
世界上第一艘飞艇是法国工程师H吉法尔于1852年发明的。
橄榄型的飞艇长44米,直径12米,在软式气囊下有一个三角形的风帆用来操纵飞行方向,在吊篮内装有一台3马力的蒸汽发动机驱动一副三叶螺旋桨。
1852年9月24日,吉法尔从巴黎马戏场起飞,以大约5公里的时速飞行到28公里外的德拉普,成为当时轰动一时的新闻,给飞艇业带来极大的推动。
硬式飞艇的出现,才使其真正进入实用阶段。
所谓硬式飞艇,是指由金属、木材等制成框架,再在表面蒙上蒙布的,靠完整的骨架结构保持外形的飞艇。
第一艘硬式飞艇是由奥匈帝国的一个木匠于1890年设计并建造的,它的龙骨及蒙皮由铝构成,这样保证了飞艇的稳定性以承受更大的重量及意外的撞击等。
第一次世界大战前,德国在飞艇发展中走到了世界前列,Luftschiff-bau Zeppelin公司成为硬式飞艇的主要制造商。
飞艇史上最传奇的人物冯•齐柏林成为飞艇制造的先锋,他于1900年7月制造出齐柏林飞艇1号—LZ1号,它长128米,最大直径11.7米,速度可达20千米每小时[2]。
第一次世界大战中,齐柏林飞艇主要被用于军事领域。
随后,齐柏林飞艇系列相继诞生,LZ127、LZ129、LZ130可以载重58吨之多并能提供多个旅行舱,这是当时飞艇达到的最高成就。
2.1软式飞艇图1即为典型的软式飞艇构造,早期也曾称为软式飞船。
软式飞艇的外形由外气囊的内外压差来保持。
外气囊主要为浮力气体及副气囊的容器,同时,可以抵抗外界环境对飞艇的影响而对飞艇起保护作用。
副气囊里面充满着空气,可以在周围温度及高度变化时填充或释放空气来保持外气囊的压差,并且还可以通过充/放不同位置副气囊的空气来调节飞艇的飞行姿态。
另外,副气囊还能起着调节浮力大小的作用,这种作用与潜水艇的工作原理是一样的。
图1软式飞艇的构造图2 硬式飞艇的构造2.2半硬式飞艇半硬式飞艇同时兼有软式及硬式飞艇的特点。
与硬式飞艇一样,从外气囊头部到尾部贯穿着一个具有良好气动性能形状的刚性龙骨,但是龙骨仅仅铺在外气囊底部。
与软式飞艇不同,飞艇自重及其它主要荷载不是由气囊所承担,而是由刚性龙骨承担。
龙骨与气囊的共同作用有优点也有缺点,对于承受自重及保持适当外形,龙骨与气囊共同作用显然能更好地分担弯矩及分散一些集中荷载。
所以,对于半硬式飞艇,在设计中必须充分考虑龙骨与气囊的共同作用。
一般而言,半硬式飞艇自重介于软式及硬式飞艇之间。
2.3硬式飞艇与软式飞艇不同,硬式飞艇有着独立承载载荷的刚性结构,一般而言,内外气囊及所有外荷载均由此刚性结构承担。
如图2所示,所有的外荷载都可由这些外骨架承担。
刚性结构由大致成圆形的横梁以及把这些横梁连接成整体的纵向大梁构成,梁结构一般由铝制成,以获得良好的重量/承载力比。
在这些主梁之间,还有一些比较小的金属线丝,以增强结构的承载力。
在横梁之间,有许多气囊填充其中,气囊独立存放在横梁之间可以增加飞艇的安全性以避免飞艇在受到突然破坏时而丧失全部浮力。
增加或减少不同位置的气囊气体可以调节飞艇的飞行姿态。
另外,硬式飞艇对气囊材料的要求比软式飞艇要低得多,因为气囊不再需要更高的强度来支撑飞艇自重。
硬式飞艇的吊舱、货舱以及推进装置一般与支撑结构相连,这就会引起应力集中现象。
随着现在材料及高强连接技术的出现,人们可以设计出更高强度、更低重量的支撑结构。
3异型飞艇上世纪末期,人们重新对飞艇有了出乎意料的兴趣。
对新型飞艇的研究范围也大大扩展了,新的飞艇外形、混合运行方式、新型填充气体以及超大型载重能力的飞艇也随之出现,已经取得一些预期成果。
3.1异型外形设计3.1.1球形飞艇传统飞艇的外形一般为流线形母线的旋转体,这样的外形可以获得较大的浮力,而且有着较好的气动性能。
然而,现代飞艇的形状可以与自由飞行的气球相似,呈现完美球形。
21世纪飞艇公司建造了6个球形飞艇。
这些飞艇没有控制舵,吊舱被集成到球体气囊的底部。
另外,在气囊外面安装了两个推动器。
尽管这种飞艇没有良好的气动性能,飞行阻力比较大,但是有其它一些良好特性:其一,在同样体积的情况下,球形的面积是最小的,也就是说,在同样浮力的情况下,它所具有的自重是最小的;其次,它飞行操作很简单,可以垂直起降,不需要起飞速度,对起飞场地几乎没有要求,也不需要系留柱等设施。
球形飞艇的另一种形式是在球外侧安装一个锥形气囊,加上气囊后,飞行阻力可减少50%。
3.1.2透镜飞艇英国一家公司Thermo Skyship 于1975年建造了第一艘透镜形状的飞艇。
在1975年到1990年间,Mario Sanchez Roldan与其合伙人建造了一系列的硬式透镜飞艇MLA-24、MLA-32-A及MLA-32-B[3]。
除英国以外,墨西哥、俄罗斯等国也开始尝试建造透镜式飞艇。
这种形状的飞艇固有的缺陷是面积/体积比太高,非常耗费材料。
但是,它却有着非常高的气动性能,在起飞过程中,对载重的敏感度非常低。
另外,透镜的切面与机翼非常相似,因此,可以承载比仅依靠浮力所能提供的更重的载荷。
在飞行过程中,姿态的调整也非常方便,这一切都源于它优越的气动性能。
3.1.3多囊体飞艇1、并联型。
这类飞艇的囊体由多个气囊并联而成,因而其载重能力大大加强。
目前已经升空且比较成熟的有英国的SkyCat飞艇系列,根据载重不同有SkyCat20、SkyCat200、SkyCat1000三种类型,SkyCat20于2006年首飞成功,最高飞行高度达2,745米。
SkyCat系列可以有多种用途,它比空运速度慢但费用便宜,比海运费用贵但速度快。
因此,这种飞艇的出现,填补了海运与空运之间的空白[4]。
2、串联型。
这类飞艇的囊体由多个气囊串联而成,从而增强了艇身的灵活性。
德国对新型飞艇的研究是作为高空平台研究的一部分进行的,继齐柏林飞艇后,Airworm Zeppelin-1成功升空,它长19.8m,最大直径2.3,总重20kg,采用8个无电刷直流电机驱动,每个160w,最大300W,采用4套继电振动螺旋仪(偏向)稳定控制系统,速度可达12km/h,飞行高度可达8000m[5]。
3.2升浮一体技术混合飞艇一直是飞艇研究中比较活跃的领域。
传统飞艇的运行依靠轻于空气的填充气体来减少飞艇的自重,混合飞艇可以在轻于空气及重于空气双重环境下工作,弥补了传统的纯粹依靠浮力飞行的不利之处。
混合飞艇的升力一部分来源于由气囊所提供的浮力,另一部分则来源于在飞行过程中,飞艇的几何形态所提供的气动升力。
混合飞艇一般采用异型外形,如有翼飞艇、透镜飞艇外形等。
混合飞艇结合了传统飞艇与现代飞机的优点,是未来飞艇发展的一个重要方向。
3.3其它异型设计其它异型设计主要涉及到应用新型材料来获得更大的浮力,不仅在飞艇设计中应用了高强度材料,一些智能材料、活性材料也广泛应用于飞艇工程中。
为了应对外界环境的刺激以及对气囊的一些意外损害,已在飞艇中应用了记忆合金、压电材料、介电弹性材料等。
一些研究者已经在设计建造用太阳能发电的高空飞艇甚至平流层飞艇。
Lockheed Martin Maritime计划设计了高空飞艇原型,此飞艇长152米,最大直径达45.7米[6]。
美国军方也建造了平流层飞艇模型CHHAPP,用来模拟无人驾驶、利用太阳能飞行于18000米高空的飞艇,以作为一种潜在的军事打击力量[7]。
4总结本文回顾了飞艇历史起源,介绍了传统的软式、半硬式及硬式飞艇和异型飞艇的结构形式,并且讨论了球形、透镜及有翼飞艇的外形特征。
另外,对诸如飞艇气囊填充气体、混合飞行方式等技术做了介绍,描述了现代飞艇的特征及未来飞艇的发展方向。
参考文献1.王海峰, et al., 高空飞艇总体设计方法研究. 西北工业大学学报, 2007(1): p. 56-60.2.Krammer, A., Zeppelin! Germany and the airship, 1900-1939. German Studies Review, 2003. 26(1): p. 165-167.3.Flottau, J., British group rethinking airship for wide range of applications. Aviation Week & Space Technology, 2002. 157(13): p. 30-31../projects/skycat/.2010.5.陈务军,董石麟, 德国(欧洲)飞艇和高空平台研究与发展. 空间结构, 2006.12.6.Jamison, L., G.S. Sommer, and I.R. Porche Iii, High-altitude airships for the future force army. Technical Report, 2005. TR-234.7.Li, Y.W., M. Nahon, and I. Sharf, Dynamics Modeling and Simulation of Flexible Airships. Aiaa Journal, 2009. 47(3): p. 592-605.。