摘要：针对传统飞艇外形设计过程中仅将阻力作为优化目标的问题,先参照多学科优化设计理念,在原有阻力模型的基础上,引进体积与表面积对飞艇外形优化设计的影响,建立飞艇优化的数学模型,构建优化框架,再结合最优化设计中的复合形法,依据双向并行探索理念,提出一种改进复合形法,并将其运用到飞艇外形优化中,结合优化值给出不同需求下的优化设计方案,最后结合实际算例仿真分析得出改进复合形法对于飞艇外形的优化是可行的结论。

摘要：高空气球能够为临近空间科学实验提供可靠的平台,其形状直接关系到气球制作及飞行的全过程。提出将多段打靶法与序列二次规划法结合,对零压气球完全膨胀和部分膨胀状态下的球形进行求解,并运用有限元方法对球形进行稳定性及应力应变分析,验证了所推导球形的正确性。在此基础上,对影响气球形状的关键参数进行灵敏度分析及相关运用,从定量的角度得到气球载荷、飞行高度及昼夜温差对气球形状的影响规律。

摘要：通过超压气球结构多样性设计来优化球体的承压能力是该领域的重要研究方向。超压气球柔性加强筋与柔性球膜的相对滑动和球膜间的自接触是典型的结构非线性问题,也是对超压气球建模实现有限元仿真验证的最大难点。对此,采用罚函数法成功实现加强筋与球膜的滑动接触与自接触,在此基础上建立了纵向筋欧拉体、菱形网欧拉体和南瓜形超压球三种结构的有限元模型。通过理论分析和仿真验证发现,铺设纵向加强筋或菱形网结构都能改善欧拉体的应力分布,减小球膜应力,提升球体承压能力;并且加强筋数量越多,这种改善作用越明显,承压能力越好。当加强筋数量相等时,南瓜形超压球的承压能力优于纵向筋欧拉体和菱形网欧拉体。因此,南瓜形超压气球是目前该领域最主流的球体结构设计方式。

摘要：分析了传统深海声学释放器存在体积大、重量大、成本高以及电机旋转式声学释放器存在的动密封困难等问题,提出了基于无密封电机的深海声学释放器总体方案设计,将控制电机置于承压密封舱外部以避开动密封困难的难题,并且减小声学释放器的体积和重量,降低成本。确定采用二相混合式步进电机作为声学释放器的控制电机,并从步进电机的结构、材质、工作原理等方面,讨论了深海条件下无密封步进电动机的耐压、绝缘、防腐等问题。经理论分析和盐水槽实验验证,在深海条件下基于无密封电机的声学释放器在中短期时间内可正常工作。