徑向變體飛艇總體參數(shù)估算方法

肖治垣 酈正能

(北京航空航天大學 航空科學與工程學院，北京100191)

臨近空間指傳統(tǒng)空域與太空之間20～100km高度具有很高戰(zhàn)略價值的空域，臨近空間飛行器已成為新概念飛行器研究的熱點，其中臨近空間飛艇更是工業(yè)發(fā)達國家競相研制的目標.

常規(guī)飛艇通過調(diào)節(jié)副氣囊中的空氣量或增減艇載的配重等措施來改變自身的重量以改變凈升力，實現(xiàn)對飛艇起降、航高、載荷等的控制.這種方法對于在對流層以下高度運動的飛艇是可行的，但對于擬在臨近空間高度運動的飛艇來說，則有極大困難.其中，如何既能夠保持飛艇艇囊形狀以維持其可操縱性，又能有效獲得返回地面所需的持續(xù)下沉力，是關(guān)鍵難點之一.此外，運動高度到達臨近空間的常規(guī)飛艇，對相關(guān)工程材料、動力等都有極高的要求，在現(xiàn)階段科技條件下難以實現(xiàn).因此，盡管人類研制臨近空間飛艇已有近半個世紀的歷史，但至今仍然沒有能夠可操縱往返地面至臨近空間區(qū)域、并且能夠在該區(qū)域相對持久穩(wěn)定飛行的飛艇問世.

為解決上述難題，國內(nèi)外對常規(guī)飛艇都持續(xù)進行了諸多探索研究［1－3］.而本文則從關(guān)鍵的飛艇凈升力控制難點入手，提出了一種臨近空間太陽能徑向變體飛艇總體參數(shù)估算方法.

1 變體飛艇基本原理

本文提出的變體飛艇基于阿基米德原理，當飛艇在高度H=0可保持平衡時，可得

式中，mTO為飛艇艇體的質(zhì)量;mHe為艇體內(nèi)氦氣的質(zhì)量;ρHe0為海拔高度艇內(nèi)氦……