28日,記者從在長沙召開的第二屆空天杯全國創(chuàng)新創(chuàng)意大賽決賽中獲悉,來自國防科技大學(xué)空天科學(xué)學(xué)院的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),在國際上首次提出了受僧帽水母生物啟發(fā)的“平流層飛艇仿生設(shè)計(jì)方法”。這一研究,有望打造能在臨近空間長期駐留、穩(wěn)定運(yùn)行的平流層飛艇。
臨近空間為距地面20—100千米的空域,是跨接航空與航天的“空白地帶”,也是人類繼陸、海、空、天之后,進(jìn)一步拓展和利用的自然環(huán)境,對催生新的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)和提升作戰(zhàn)力量具有重大戰(zhàn)略意義。
平流層飛艇是臨近空間低速飛行器中的典型代表,依靠浮升氣體提供靜升力,利用臨近空間下層的低速風(fēng)帶及較少損耗的太陽輻照,可實(shí)現(xiàn)月、年量級的超長航時(shí)區(qū)域駐留,其也被稱為“平流層衛(wèi)星”,能廣泛應(yīng)用于偵察監(jiān)視、區(qū)域預(yù)警、環(huán)境監(jiān)測、通信中繼等軍民領(lǐng)域。不過,截至目前,世界上尚少有能長期駐留、穩(wěn)定運(yùn)行的平流層飛艇。
受僧帽水母依靠浮囊體、鰾和氣腺協(xié)調(diào)控制浮力與壓力這一現(xiàn)象的啟發(fā),國防科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)成功解決了現(xiàn)有平流層飛艇“主副氣囊”和“單囊體”技術(shù)方案中,環(huán)境熱效應(yīng)下浮力與壓力協(xié)調(diào)控制難題。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人楊躍能副教授介紹,團(tuán)隊(duì)以僧帽水母為仿生對象,以形態(tài)仿生設(shè)計(jì)了囊體氣動(dòng)外形。與常規(guī)氣動(dòng)外形相比,典型工況下可提高升阻比70%以上,增加有效載荷300—800公斤。同時(shí),通過功能仿生首次提出了多囊體和熱調(diào)節(jié)氣囊新概念方案,解決了平流層飛艇在臨近空間中“熱脹冷縮”可能帶來的蒙皮破裂和“超重”問題。飛行仿真試驗(yàn)和技術(shù)驗(yàn)證艇飛行試驗(yàn)表明,熱調(diào)節(jié)氣囊體積比為10%時(shí),環(huán)境熱效應(yīng)下囊內(nèi)最大壓強(qiáng)可降低9.6%,這為浮力與壓力協(xié)調(diào)控制難題提供了有效方案。目前,該創(chuàng)新成果已申請國際發(fā)明專利1項(xiàng)、國家發(fā)明專利3項(xiàng)。(記者俞慧友通訊員戴琳徐招偉)
關(guān)鍵詞: 平流層飛艇
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