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平流层飞艇总体性能与技术研究

夏中贤  
【摘要】: 平流层飞艇以其巨大的通讯和军事价值,近三十年来一直受到世界各大军事强国关注。本文以我国平流层通信平台的预研项目为背景,首先总结了平流层飞艇的特点、应用、系统组成和相关技术;然后对平流层飞艇概念性设计中的几何建模、外形优化和参数分析方面展开研究。 本文自编程序实现了平流层飞艇的参数化建模,从而能够快速地获得不同截面外形和几何参数下的气动分析模型,为飞艇的外形设计节省大量的时间。同时试算了双纽线、玫瑰线等外形下飞艇阻力特性,发现当飞艇长细接近于4时,飞艇既适合于控制,又能产生足够的浮力,因此本文提出了一种改进的三叶玫瑰线外形方案。在飞艇外形优化的过程中,本文引入代理模型的概念,即采用拉丁超立方试验设计方法给出样本点,Kriging近似方法建立了气动分析模块的代理模型,从而在Isight框架中,以飞艇重量最小为设计目标进行平流层飞艇外形优化设计。最后在外形优化设计的基础上,分析动力、材料、能源等技术参数的提高对当前飞艇重量和尺寸的影响,指出目前平流层飞艇技术发展的方向。


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