硬式飞艇氦气囊的非饱和形态研究

硬式飞艇升空前其内置氦气囊充气比例(饱和度)小于100%,氦气囊是非饱和的。氦气囊的非饱和形态影响飞艇内置氦气囊的布局形式和重心位置。为了研究硬式飞艇氦气囊的非饱和形态变化规律,首先将采用控制体积法获得的氦气囊的饱和形态作为初始状态,利用任意拉格朗日–欧拉方法模拟氦气囊的泄气过程,获得了气囊和流场之间的动态关系、不同饱和度的气囊形态及内压等主要参数。然后进行了地面氦气囊泄气试验,并将数值计算结果与试验结果进行了对比。结果表明,泄气初始阶段囊体的外形变化较小,气囊中上部维持饱和形态不变,气囊底部及其两侧形状最先变化;随着饱和度的降低,囊体底部被挤压的区域逐渐向上移动,囊内压力逐渐降低。该研究可为飞艇氦气囊设计及氦气囊的布局形式提供参考。