摘要：飞艇囊体膜材的弹性常数是飞艇外形设计、结构分析、动力学分析的基础。本文根据正交异性平面应力模型假设,应用双向拉伸试验方法获得了飞艇囊体膜材HV130在不同载荷比条件下的经纬向弹性模量和泊松比。对飞艇囊体进行应力分析,得到囊体应力的理论解及环向应力和轴向应力的载荷比。根据飞艇囊体受力情况,选取对应的弹性常数,对飞艇进行不同压差条件下的静力学仿真分析。利用非接触应变测量系统测试不同压差条件下飞艇囊体的变形情况,验证了双向拉伸试验所得的弹性常数的准确性和仿真分析的可靠性。本文能为飞艇的外形设计和结构分析提供参考。

摘要：蠕变是临近空间高空气球囊体材料的重要特性。设计了蠕变试验架,对一种典型的临近空间高空气球囊体材料的蠕变特性进行测试,获得了该材料在常温下的蠕变数据。根据一般高分子材料的蠕变模型,结合测试得到的蠕变数据,分析高空气球囊体材料的蠕变计算模型,确定相关参数。通过有限元分析,仿真了高空气球囊体材料的蠕变量。通过对比根据蠕变模型计算的蠕变量、有限元仿真分析的蠕变量与蠕变试验得到的实际蠕变量,验证了针对DPE-3薄膜建立的蠕变模型和仿真分析的准确性。所采用的蠕变试验测试方法和计算分析结果可为临近空间高空气球的设计和分析提供参考。

摘要：研究超压气球的球体设计问题,要求实现长时间飞行维持稳定高度。针对超压气球球体完全封闭并具有较大的压差、应力情况复杂、传统的零压气球的设计方法不适用的情况,提出从任务输入、推导压差、初定体积、应力计算到确定参数的设计流程。在选定球体外形的基础上,针对不同球体结构进行应力分析,利用Matlab开发了超压气球球体设计仿真分析软件,并使用Abaqus结构分析软件验证算例结果。推导出了超压气球球体设计的一系列原理公式,并给出了带有用户界面的设计软件的编程思路和算例结果。经检验整套设计方法正确,编写的软件可以为球体设计提供依据。

摘要：薄膜太阳能电池是平流层飞艇能源系统的主要组成部分且会对飞艇内部氦气温度产生重要影响。针对表面铺设薄膜太阳能电池对飞艇内氦气温度造成的影响,建立了铺设薄膜太阳能电池的平流层飞艇数学和物理模型。将太阳能电池视为理想的等温边界,利用CFD分析软件进行了仿真,得到了飞艇内部氦气温度的分布及变化情况。仿真结果表明,薄膜太阳能电池会造成飞艇表面局部区域温度过高,内部氦气温度变化与电池背板温度及铺设面积成正比。仿真结果为飞艇总体热设计及超热控制提供了设计依据。

摘要：为了合理地设计高空气球加强带热合机的加热辊,达到提高气球承载力,对加强带的热合过程进行了数值仿真。对该热合过程进行了简化,建立了热合过程的传热模型,采用ANSYS是的命令流编制了瞬态热分析的参数化程序,建立了动态热流密度表并通过移动热源的加载,实现了热合过程的数值仿真。对热合面上的温度场进行分析,得到热源功率和热合速度之间的线性关系,拟合出热合最佳位置落后于热源中心距离L与热合速度V之间的数值关系。结果表明可用来指导加强带热合机的加热部件设计,得出加热功率和结构设计应遵循的原则,为设计提供了依据。

摘要：研究飞艇囊体和声腔耦合作用下,飞艇囊体膜弹性振动特性。目前,研究飞艇囊体振动行为的主要方法是将囊体内外压差作为预应力施加在囊体上,对囊体进行模态分析,忽视了内部气体与囊体结构的耦合作用对囊体振动行为的影响。而柔性囊体结构振动受内部空气影响显著。将飞艇囊体形成的封闭腔体视为声腔,应用结构-声耦合分析方法,分析囊体和声腔耦合作用下,飞艇囊体振动的模态特性。得到囊体和声腔耦合作用下囊体振动的固有频率和模态振型,以及囊体内外压差对囊体振动的影响机理。为验证方法的有效性,应用结构-声耦合分析方法,建立矩形膜-声腔耦合系统的有限元模型,得到不同压差下,膜-声腔耦合系统的固有频率和模态振型;同时,建立矩形膜-声腔耦合系统的试验模型,测得系统的模态参数,验证结构-声耦合分析方法建立的有限元模型的有效性。结果表明,飞艇囊体与声腔的耦合作用使得飞艇囊体弹性振动的频率降低,囊体内外压差仅对特定的模态振型有影响。为研究飞艇囊体的动力学特性提供依据,也为飞艇囊体表面刚性结构布置和控制系统的设计提供参考。

摘要：该文首先分析了国内外太阳电池高空气球标定的现状和研究进展,然后结合自身太阳电池高空气球标定研制和标定试验情况,重点从系统总体优化设计、高空气球动态发放和安全回收技术、动态精确对日定向技术、太阳电池高精度测量技术、温度控制技术和误差及不确定度分析等方面对太阳电池高空气球标定过程中涉及到的关键技术和难点进行详细研究,最后对太阳电池高空气球标定试验结果进行数据分析。分析结果表明,此次太阳电池高空气球标定试验飞行高度超过35 km,平飞时间超过140 min,国内首次获得35 km以上太阳电池完整标定数据,是国内首次真正意义上的空间太阳电池高空气球标定,国际上首次获得钙钛矿太阳电池在35 km以上空间的精确参数,重点研究了该型太阳电池在空间环境的稳定性问题,为后续我国空间太阳电池研制和标定相关研究打下了坚实的基础。

摘要：蠕变是长航时平流层飞艇囊体材料的重要性能指标,对飞艇在长时间飞行中结构的稳定性具有重要意义。受限于蠕变试验设备及方法,飞艇囊体材料一般只进行常温的蠕变试验。为研究温度对平流层飞艇囊体材料的蠕变性能的影响,利用可控温的持久蠕变性能测试仪,将蠕变试验温度分别设置为-50、23、60℃,通过持久蠕变试验方法测试不同温度状态下平流层飞艇囊体材料的蠕变性能,计算了囊体材料的蠕变应变并给出了相应的蠕变曲线,分析了温度对平流层囊体材料蠕变性能的影响。结果表明:承力层为Vectran纤维的平流层飞艇囊体材料具有较低的蠕变率;相同应力状态下,蠕变的性能随温度而变化,温度越高,蠕变量越大,蠕变速度越快。可见温度对囊体材料的蠕变量和蠕变速度有明显的影响,在平流层飞艇的设计和分析中需将其作为参考指标。试验方法为平流层飞艇囊体材料的蠕变性能测试提供了新的试验途径,试验分析结果可应用于平流层飞艇的设计和囊体材料的研究,具有一定的工程应用价值。

摘要：临近空间长航时浮空平台具有极大应用价值,高空飞艇与超压气球成为当前研究热点。从近年各国试验情况来看,国外已成功实现超压气球在临近空间高度的长航时飞行,但要实现高空飞艇长时驻空飞行,还有诸如环境预测、材料、能源、推进等很多关键技术需要突破。本文分析了临近空间环境要素特征,重点研究了大气密度、温度、风场、辐射和臭氧等要素对飞艇的影响,并借鉴超压气球高度、轨迹以及压力控制等相关技术,探索研究高空飞艇长航时驻空飞行的技术途径,对高空飞艇设计、研制与飞行控制有一定参考价值。

摘要：对太阳电池在临近空间受到太阳辐射强度、电池温度、临近空间飞行器飞行时间、位置和姿态等多因素影响下的发电能力进行分析,建立临近空间飞行器用太阳电池在临近空间实际发电功率和全天总发电量的模型并编写计算程序进行仿真,得到太阳电池在临近空间不同的飞行日期、地理纬度、飞行高度、飞行姿态和电池温度因素影响下的变化趋势,以及多因素影响下的单日总发电量情况,对临近空间飞行器能源系统精准设计和太阳电池的布局具有重要的意义。