附有集中质量的飞艇囊体材料动力特性

针对平流层飞艇刚柔一体大型复杂结构系统设计与分析,开展了附有集中质量的飞艇囊体材料动力特性仿真分析研究,将刚度大、质量相对集中的结构零部件简化为集中质量,飞艇囊体简化为双向拉伸的十字形囊体材料试样,分析预张力大小、集中质量的质量和尺寸对囊体材料试样的动力特性影响.结果表明,试样的固有频率随着预张力增大而增大,随着集中质量的质量增大而减小,随着集中质量与试样连接的边长增加而增大;试样的基频与集中质量的高度无关,但第2,3阶频率随着集中质量的高度增加而减小.研究结论为飞艇结构的总体设计与分析以及进一步开展附有集中质量的飞艇囊体材料动力试验提供了理论依据.

平流层飞艇蒙皮材料撕裂性能分析方法

针对平流层飞艇蒙皮材料初始损伤对于其撕裂破坏的影响,分析了国内外现阶段研究柔性层压织物材料双向撕裂扩展的四种方法及对应的经验公式,通过与某平流层飞艇蒙皮材料双轴向拉伸实验得出的试验结果比较,得出各个方法的优缺点及其应用范围,并指出泰勒公式对于蒙皮材料撕裂性能的研究较为适用。同时,针对不同初始损伤切口形状的蒙皮材料进行试验值与经验公式的对比,指出不同初始损伤切口形状可等效为切断同等尺寸的经向纱线所产生的影响,并分析了蒙皮材料撕裂强度的主要影响因素,对平流层飞艇高性能蒙皮材料撕裂性能的研究提供参考。

高空浮空器蒙皮材料特性分析与组合优化

建立了高空浮空器蒙皮材料特性分析与组合优化方法,重点研究了蒙皮材料功能涂层热学特性与承力层力学特性之间的耦合作用关系,基于特定工况进行蒙皮材料分析优化,获得了基于Vectran平编承力层和镀铝PET薄膜功能涂层的高空浮空器蒙皮材料优化方案,并通过高空飞行试验验证蒙皮材料优化方案的可行性.结果表明,采用该方法获得的蒙皮材料优选方案合理,为浮空器耐压和高空长时间驻留设计提供了技术支持.

平流层飞艇囊体材料的发展现状及关键技术

囊体材料的研制是发展平流层飞艇的关键技术之一。介绍了平流层飞艇囊体材料的结构组成及性能特点,对飞艇囊体材料国内外的发展及研究情况做了详细总结,分析了飞艇囊体材料实现国产化需要突破的主要关键技术。

PBO基质平流层飞艇蒙皮材料的制备研究

以聚对苯撑苯并二恶唑(PBO)平纹织物为承重层、聚氟乙烯(PVF)薄膜为阻氦/耐候层,采用层压复合工艺制备了无镀铝聚酯薄膜和含镀铝聚酯薄膜两种平流层飞艇蒙皮材料试样。对试样进行性能测试,结果表明两种材料均满足面密度<230g/m2、氦气渗透率<0.5L/(m2·24h·0.1MPa)的要求,无铝蒙皮材料的抗拉强度>1000N/cm,强度性能也满足要求。

温度对平流层飞艇囊体材料蠕变性能的影响

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。

平流层飞艇蒙皮材料的研究现状

蒙皮材料的研制是发展平流层飞艇的关键技术之一。文章介绍了平流层飞艇蒙皮材料的结构组成及性能特点,并结合当前研究现状对蒙皮材料的研究和制备工艺进行了总结,最后提出了我国平流层飞艇蒙皮材料研究和研制中还应考虑的问题。

平流层飞艇蒙皮材料制备工艺研究

平流层飞艇用蒙皮材料采用多层复合结构,包括承力层、阻氦层、耐环境和气候层以及各功能层之间的胶粘层。其制备工艺中膜材与膜材的复合,相对容易一些。膜材与纤维布的复合是一个难点,本文重点研究平流层飞艇蒙皮材料膜材与承力层纤维布之间的复合工艺。通过调整设备工艺参数,成功制备出了满足一般平流层飞艇性能要求的蒙皮材料卷材产品。

Stratobus平流层飞艇项目研究进展与仿真分析

平流层飞艇是当前的前沿热点研究方向,创新性强、技术挑战大。针对国外公开在研的大型超长航时平流层飞艇项目Stratobus,首先对基本方案进行总结分析,梳理总体研究进展,然后归纳剖析囊体材料、太阳电池、可再生氢氧燃料电池、吊舱移动系统等核心关键技术方案和研究进展,在此基础上,通过数值仿真,对决定平流层飞艇总体方案可行性的浮重平衡、推阻平衡、能源平衡进行综合分析,提出了Stratobus项目发展的启示,为平流层飞艇总体设计和研究发展提供参考借鉴。

飞艇囊体薄膜材料的双向拉伸试验及结构仿真

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。

平流层飞艇蒙皮材料撕裂性能影响因素研究

以两种平流层飞艇蒙皮材料为对象,研究了切缝长度、覆盖层和编织密度对其撕裂性能的影响.首先,通过单轴拉伸试验确定了两种蒙皮材料的抗拉强度.然后,通过单侧边切缝试验得到了含不同切缝长度试件的临界撕裂应力.结果表明,蒙皮的临界撕裂应力随着切缝长度的增加而降低,切缝尖端的应力集中进一步降低了其撕裂强度.最后,通过对有、无覆盖层和两种不同编织密度试件的撕裂试验结果对比发现,编织密度小的蒙皮材料具有更高的撕裂强度;同时,覆盖层增加了切缝尖端的应力集中程度,使得蒙皮更易发生撕裂破坏.