摘要：基于风场环境利用的平流层浮空器继承高空气球结构简单、技术成熟、快速响应、使用效费比高等特点,通过引入控制设计,克服轨迹控制和高度控制等方面的局限,具备一定的飞行轨迹规划和区域驻留能力,是当前临近空间飞行器发展的重要方向。本文基于对典型项目的调研分析,梳理了基于风场环境利用的平流层浮空器在区域驻留应用中的关键技术,重点讨论了风场感知与建模、风场利用方法、轨迹规划与决策等核心问题的研究现状,对现有方案进行深入分析,从实际应用的角度探讨了相关技术难题的可行解决方案。

摘要：为了实现临近空间浮空器区域驻留飞行,基于对热环境的分析,建立了带有副气囊高空气球的空气动力学与热力学耦合动力学模型。基于准零风层特殊风场,设计了临近空间浮空器区域驻留飞行控制策略,通过副气囊调节飞行高度,利用准零风层上下纬向风方向相反的特点实现东西方向控制,用螺旋桨控制实现南北方向控制,并利用ECMWF风场数据进行了数值仿真。仿真结果表明,临近空间浮空器可以在纬度41°(N)~43°(N),经度86.5°(E)~87.1°(E)之间的区域范围内飞行7天,证明了利用准零风层风场实现临近空间浮空器区域驻留飞行的可行性。

摘要：针对平流层底部准零风层特点,提出一种基于风场综合利用进行长时区域驻空的新型平流层浮空器,系统采用南瓜形超压气球体制,建立系统的浮重模型、推阻模型和能源模型,利用迭代算法完成了总体方案设计。在此基础上,建立动力学模型和高度调控模型,针对我国某地风场模型,设计东西、南北方向独立控制区域驻留策略以及基于风场综合利用的协同控制区域驻留策略,通过SIMULINK模块开展区域驻留仿真,并对五种控制模式下的飞行轨迹进行对比分析。

摘要：基于风场利用的智能平流层浮空器具有驻空时间长、系统构成简单、部署速度快、使用效费比高、自主能力强等优点,是临近空间飞行器发展的重要方向。针对典型基于风场利用的平流层浮空器Loon项目,通过对项目实施及实践探索的综述,深入分析其囊体材料与结构、高度调控、能源与推进、安控回收、风场建模、自主控制等关键技术特点,基于学科建模对总体参数、超热超压、气体泄漏、能源平衡、轨迹规划等方面进行仿真研究,总结了Loon智能平流层浮空器的技术特点,为基于风场利用的平流层浮空器设计与应用研究提供参考。

摘要：针对平流层浮空器驻空过程中出现的能源需求问题,提出了一种基于风力发电的高空浮空平台,根据驻空时的浮重平衡、推阻平衡为基础,设计了系统的高度联合调节机制,建立了系统在高度变化过程中的能源平衡模型。在此基础上,根据特定区域的风场数据,计算驻空过程中系统整体的能量产生及能量消耗,对系统的能源平衡性能进行分析计算。研究结果表明,在两个特定点的实际风场中,系统均能在驻空的同时,满足自身的能源需求,保证系统的能源平衡。