平流层平台柔性飞艇结构弹性分析理论

基于工程弹性理论,对平流层平台柔性飞艇进行了结构分析.分别运用无矩薄壳理论和虚功原理推导了柔性飞艇应力和总体变形的计算式;将薄膜充气梁挠度计算式进行推广,运用叠加原理推导了柔性飞艇总体变形的解析表达式,计算结果验证了变形计算方法的正确性.给出了飞艇正常设计极限状态临界弯矩与最小气压计算公式.最后,对25 m验证飞艇进行计算,得到了浮心、重心等参数,进行了柔性飞艇的最小压力设计,讨论了飞艇承受的弯矩及其作用下的变形,为验证飞艇的设计提供依据.

考虑气压效应平流层平台柔性飞艇变形分析方法与特征研究

为研究气压对平流层飞艇变形性能的影响,基于铁木辛柯梁分析理论,将低阻尼流线形飞艇假设为分段等截面充气梁,采用叠加法推导了考虑气压效应的柔性飞艇总体挠度计算式。同时,将柔性飞艇作为预应力薄膜结构,应用ANSYS软件,采用小杨氏模量法进行充气预应力找形,并基于找形结果进行载荷下非线性变形分析。在此基础上计算了飞艇外气囊在不同头部荷载与气压下的总体挠度并比较了两种方法的计算值,发现两者变化趋势一致。最后,建立了25 m验证飞艇的计算模型,得到了控制点应力和总体变形;给出了飞艇下腹线在不同气压下的位形,将其与测量值进行比较表明:计算值和测量值基本相等,误差小于5%。本文对大型柔性飞艇设计分析具有一定的参考价值。

柔性飞艇及其悬挂屏体系结构力学性能分析

为研究大型柔性飞艇及其悬挂屏结构体系力学性能,以25 m验证飞艇(ZY-1)放大3倍的模型为对象,分析了仅考虑内外压差自平衡体系和考虑浮力、重力的平衡体系结构性能。基于柔性飞艇主气囊初始形状,通过充气压力静力非线性分析得到充气平衡形态位形和应力。利用兰索斯法分析了含悬挂屏飞艇结构在2种平衡体系中不同气压下的自振特性;探讨了悬挂屏悬索制作误差对自振特性影响。分析表明:悬挂屏悬索与囊体连接部位是飞艇的薄弱部位,囊体的内外压差和压力梯度的大小对悬挂屏力学性能影响显著;悬挂屏悬索制作误差导致囊体局部形变,从而改变悬挂屏力学性能。

双轴椭球体柔性飞艇外气囊膜剪裁设计与分析方法

介绍了双轴椭球体柔性飞艇外气囊解析数值特征,并根据外气囊结构特性和膜材特性,论述了外气囊膜裁剪设计方法.采用测地线方法对飞艇外气囊膜进行裁剪,将不可展空间膜面转化为可展膜片,然后应用三次样条函数拟合膜片边界得到加工放样膜片,最后应用线性比例补偿方法,对外气囊正常工作气压下膜面受力产生的应变进行补偿设计.本文研究工作对飞艇设计开发具有指导价值.

弹性变形对柔性飞艇气动特性的影响

设计加工具有相同几何外形的刚性飞艇模型和可变内压的柔性飞艇模型,并进行了低速风洞实验。研究了内压变化对柔性模型阻力和俯仰力矩特性的影响,比较了柔性模型和刚性模型气动特性的差异。实验结果表明,随着内压的增加柔性模型的阻力呈下降趋势;对于具有相同几何外形的柔性和刚性模型,柔性模型的阻力明显大于刚性模型;刚性模型的尾翼对俯仰力矩的影响较大。

柔性飞艇主气囊湿模态分析及试验研究

大型柔性飞艇是临近空间“长驻空”重要平台,具有重要的国防及民用价值,是近年来浮空器结构工程领域研究的热点之一。主气囊是柔性飞艇核心结构部件,为了研究大型柔性飞艇主气囊周边流场对其模态性能的影响,将柔性飞艇主气囊内、外气体视为不可压缩流体,将空气随囊体振动的影响作为附加质量添加到囊体结构中,采用基于势流理论的附加质量计算方法完成主气囊在5种不同内压下的干、湿模态分析;通过模态试验测得该主气囊内压在2、4、6、8和10 kPa下的前三阶振型及频率。结果表明:干、湿模态的前3阶频率均随内压的增加而增大;同种内压下,计入囊体周围空气的附加质量后,主气囊的湿模态频率降低。

飞艇柔性蒙皮材料梯形撕裂性能研究

撕裂破坏是飞艇柔性蒙皮材料失效破环形式之一,本文采用梯形撕裂试验法对一种飞艇柔性蒙皮材料进行了撕裂破环分析,开展了不同初始裂纹长度的梯形撕裂破坏试验。通过试验发现柔性蒙皮材料撕裂过程中的载荷-位移曲线呈锯齿状分布,试件裂纹扩展方向始终平行于初始裂纹方向且在裂纹尖端附近出现应力集中三角区。文章最后结合试验结果分析讨论了飞艇柔性蒙皮材料梯形撕裂破坏机理并得到了撕裂破坏失效准则。所得结论可为飞艇柔性蒙皮材料的结构设计提供参考。

德国(欧洲)飞艇和高空平台研究与发展

本文介绍了德国(欧洲)飞艇发展概况,从其诞生到二战前的鼎盛,二战后的低潮,以及现代飞艇的发展变化.重点介绍了Lotte、Zeppe lin NT、C argo lifter研发与所取得的重要技术成就.并概要介绍了欧洲高空长期驻留平台研究计划.本文从大型复杂结构科学角度出发,提出了对结构分析理论、结构设计研究的挑战和急需开展的相关课题.