【摘要】：臨近空間飛行器是開(kāi)發(fā)和利用臨近空間資源的主要工具,由于臨近空間環(huán)境的特殊性和復(fù)雜性,對(duì)飛行器推進(jìn)系統(tǒng)提出了很高的要求,這制約了臨近空間飛行器的發(fā)展。根據(jù)我國(guó)軍事發(fā)展的急迫性和優(yōu)先度要求并考慮到臨近空間的氣壓條件,本文提出并研究了在臨近空間應(yīng)用電流體推進(jìn)技術(shù)的可行性,通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試對(duì)其基本性能進(jìn)行了研究。本文首先從大氣密度、溫度、大氣壓力、風(fēng)場(chǎng)以及大氣的成分和分布等幾個(gè)方面分析了臨近空間環(huán)境的基本特征。基于臨近空間環(huán)境及電暈放電離子風(fēng)理論,本文通過(guò)有限元仿真軟件構(gòu)建了離子風(fēng)電推進(jìn)器仿真模型,研究了氣壓、風(fēng)速、電極尺寸與裝置構(gòu)型對(duì)推進(jìn)器性能的影響。結(jié)果表明在增大驅(qū)動(dòng)電壓、增大電極間距、降低氣壓以及減小放電極半徑均會(huì)使推進(jìn)器推力增加;在風(fēng)速影響下,離子擴(kuò)散區(qū)會(huì)被壓縮,會(huì)導(dǎo)致推力下降,當(dāng)風(fēng)速達(dá)到300m/s時(shí),推力值為風(fēng)速為0m/s時(shí)的10%-15%;施加前置偏壓可以減少向前擴(kuò)散的離子,進(jìn)而提高推力與功率比值,而且前向偏壓越接近陽(yáng)極,對(duì)電流的抑制效果越明顯,此時(shí)推力也明顯下降。其次本文利用真空實(shí)驗(yàn)罐系統(tǒng)進(jìn)行了離子風(fēng)電推進(jìn)技術(shù)低氣壓實(shí)驗(yàn)研究,進(jìn)行了仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)仿真模型計(jì)算結(jié)果與相同條件下實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果擬合度很好,驗(yàn)證了仿真計(jì)算模型的準(zhǔn)確性。此外,本文進(jìn)行了低氣壓條件下的變參數(shù)對(duì)比實(shí)驗(yàn),通過(guò)放電參數(shù)測(cè)量,獲得功耗數(shù)據(jù),討論了相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)產(chǎn)生的電流和功耗的影響,初步分析了電路模型對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)產(chǎn)生電流和功耗的影響機(jī)理。最后針對(duì)電流體推進(jìn)技術(shù),本文提出了電動(dòng)力貼片和和離子風(fēng)電推進(jìn)裝置的設(shè)計(jì),結(jié)合水平風(fēng)場(chǎng)模型,研究了電流體推進(jìn)技術(shù)在平流層飛艇上的應(yīng)用途徑及應(yīng)用效果。結(jié)果表明,與電動(dòng)力貼片相比,離子風(fēng)電推進(jìn)裝置具有較高的推功比,可達(dá)80mN/kW;在水平風(fēng)場(chǎng)模型下,采用離子風(fēng)推進(jìn)飛艇即使在朝向原點(diǎn)的控制方法下,其移動(dòng)范圍在10km以?xún)?nèi),遠(yuǎn)小于無(wú)動(dòng)力飛艇,能滿(mǎn)足通信需求,表明了離子風(fēng)電推進(jìn)技術(shù)即電流體推進(jìn)技術(shù)在臨近空間具有重要的應(yīng)用潛力。
【圖文】：

第一章 緒論1.1 研究背景及意義臨近空間是指介于傳統(tǒng)航空航天之間（一般距地面 20-100km）的稀薄大氣層，它的高度圍決定了它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)中具有廣泛而巨大的應(yīng)用價(jià)值，因此它已經(jīng)成為各國(guó)注和競(jìng)相發(fā)展的熱點(diǎn)[1-3]。臨近空間飛行器指飛行高度在 20-100km 范圍內(nèi)，并利用臨近空間有的空間資源執(zhí)行一定任務(wù)的一類(lèi)飛行器。與衛(wèi)星等航天器相比，臨近空間飛行器的載荷能強(qiáng)、效費(fèi)比高、部署速度快等，而與傳統(tǒng)航空飛行器相比，臨近空間飛行器生存能力更強(qiáng)、蓋范圍更廣、持續(xù)工作時(shí)間也更長(zhǎng)等特點(diǎn)。如臨近空間低速飛行器中的平流層飛艇能夠?qū)崿F(xiàn)定區(qū)域的長(zhǎng)期、全天、高分辨率的地球觀(guān)測(cè)和高速移動(dòng)通信，為空間預(yù)警、環(huán)境監(jiān)測(cè)和高速信應(yīng)用提供全新的技術(shù)手段[4-6]。而臨近空間高超聲速飛行器可攜帶有效載荷隨時(shí)應(yīng)急升空，現(xiàn)快速機(jī)動(dòng)部署，使緊急情況下實(shí)現(xiàn)“全球到達(dá)，全球作戰(zhàn)”成為可能[7,8]。隨著有關(guān)技術(shù)的發(fā)和日趨完善，臨近空間飛行器必將在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮不可替代的作用。

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)的改進(jìn)研究也取得了很大進(jìn)展，部分學(xué)者完成[21]提出了在針形發(fā)射極周?chē)黾迎h(huán)狀發(fā)射極，設(shè)計(jì)制作了一個(gè)產(chǎn)生的風(fēng)速是采用傳統(tǒng)針形發(fā)射極的2.5 倍，，隨后Moon又利相同功率下產(chǎn)生的風(fēng)速是傳統(tǒng)電極的4.53倍[22]，然而Moon沒(méi)察的性能指標(biāo)，而是通過(guò)速度與輸入電功率的比值定義了一ieldofflowgeneration）”，因此在多數(shù)情況下無(wú)法與他人研究結(jié)改進(jìn)方面，2002年Rashkovan[23]利用線(xiàn)電極與兩個(gè)板集電極（生裝置，通過(guò)對(duì)發(fā)熱平板進(jìn)行散熱實(shí)驗(yàn)，獲得的傳熱系數(shù)是4]采用漸縮管形式的筒狀集電極來(lái)提高風(fēng)速，并將其應(yīng)用到微電l Singhal[25]采用波浪形的集電極板形成多組離子風(fēng)發(fā)生裝置緊散熱風(fēng)扇-RSD5離子風(fēng)風(fēng)扇，如圖1.2所示，它的最大風(fēng)速可以更大。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V439;V23

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 何陽(yáng);盛崢;展恩澤;陳鑫濤;彭明旭;張博宇;劉玨;;自主合作探究式方法在大學(xué)生科技競(jìng)賽的應(yīng)用——臨近空間氣象大球探測(cè)數(shù)據(jù)的首次分析[J];課程教育研究;2017年09期

2 劉曉慧;聶萬(wàn)勝;;反臨近空間高速機(jī)動(dòng)目標(biāo)策略研究[J];兵器裝備工程學(xué)報(bào);2017年01期

3 ;動(dòng)態(tài)[J];科學(xué)中國(guó)人;2017年27期

4 李怡勇;李小將;楊凡德;;臨近空間裝備發(fā)展若干問(wèn)題研究[J];裝備學(xué)院學(xué)報(bào);2013年06期

5 黃華;劉毅;趙增亮;姚志剛;;臨近空間環(huán)境對(duì)高速飛行器影響分析與仿真研究[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2013年09期

6 李海林;吳德偉;;臨近空間乘波體飛行器彈跳瞬間特性研究[J];導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù);2012年03期

7 葉鋒;郭宜忠;鄭國(guó)杰;;臨近空間預(yù)警平臺(tái)防空反導(dǎo)作戰(zhàn)運(yùn)用問(wèn)題初探[J];航天電子對(duì)抗;2012年03期

8 鄭國(guó)梁;;關(guān)于臨近空間的法律定位及應(yīng)對(duì)措施[J];國(guó)防;2010年07期

9 楊凡德;楊維東;;臨近空間系統(tǒng)效能分析研究[J];裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2008年03期

10 肖厚地;劉龍斌;呂明云;;X型尾翼臨近空間飛艇隱身特性仿真[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2015年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 沙孝鳴;李匯軍;;臨近空間風(fēng)場(chǎng)探測(cè)及其影響分析[A];國(guó)家安全地球物理叢書(shū)（十五）——絲路環(huán)境與地球物理[C];2019年

2 沙孝鳴;田天;趙文斌;李匯軍;;臨近空間風(fēng)場(chǎng)地基聯(lián)合組網(wǎng)探測(cè)[A];國(guó)家安全地球物理叢書(shū)（十四）——資源·環(huán)境與地球物理[C];2018年

3 陳偉芳;鄭劍;劉靖;石于中;;臨近空間稀薄與近連續(xù)流動(dòng)數(shù)值計(jì)算方法研究[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

4 吳健;;臨近空間天氣及其應(yīng)用需求[A];中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第二十三屆年會(huì)論文集[C];2007年

5 胡雄;龔建村;楊鈞烽;肖存英;涂翠;吳小成;王博;謝衍新;;臨近空間大氣預(yù)報(bào)方法研究[A];第三屆高分辨率對(duì)地觀(guān)測(cè)學(xué)術(shù)年會(huì)（臨近空間對(duì)地觀(guān)測(cè)技術(shù)分會(huì)）優(yōu)秀論文集[C];2014年

6 胡雄;龔建村;孫東松;艾勇;徐輕塵;肖存英;吳小成;涂翠;閆召愛(ài);;臨近空間環(huán)境野外科學(xué)考察活動(dòng)介紹[A];中國(guó)空間科學(xué)學(xué)會(huì)空間物理學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第十五屆全國(guó)日地空間物理學(xué)研討會(huì)摘要集[C];2013年

7 沈茹珊;崔寒茵;李超;林偉軍;;模擬臨近空間環(huán)境聲速測(cè)量實(shí)驗(yàn)[A];2019年全國(guó)聲學(xué)大會(huì)論文集[C];2019年

8 王荊寧;郎磊;梅立榮;;臨近空間5G應(yīng)用分析[A];5G網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研討會(huì)（2018）論文集[C];2018年

9 陳琦;彭疆;漆光東;;臨近空間飛艇用太陽(yáng)能電池的選型研究[A];探索 創(chuàng)新 交流——第五屆中國(guó)航空學(xué)會(huì)青年科技論壇文集(第5集)[C];2012年

10 黃宛寧;李智斌;張曉軍;周江華;;基于浮空器平臺(tái)的臨近空間骨干網(wǎng)絡(luò)構(gòu)想[A];第四屆高分辨率對(duì)地觀(guān)測(cè)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2017年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)記者 陸成寬;在南極放個(gè)氣球 “看清”臨近空間[N];科技日?qǐng)?bào);2019年

2 王鵬 程健 張夢(mèng) 空軍工程大學(xué);臨近空間成為各國(guó)悉心經(jīng)營(yíng)的戰(zhàn)略新高地[N];中國(guó)青年報(bào);2015年

3 本報(bào)記者 趙飛鵬;臨近空間，一塊被遺漏的戰(zhàn)場(chǎng)[N];中國(guó)青年報(bào);2007年

4 本報(bào)記者 焦靜波;探索臨近空間成為航空航天新熱點(diǎn)[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2016年

5 本報(bào)記者 王帆 戴春晨;專(zhuān)訪(fǎng)光啟劉若鵬：探索臨近空間大有可為[N];21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道;2016年

6 孫婧 記者 付毅飛;我國(guó)首款大型太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)完成臨近空間飛行[N];科技日?qǐng)?bào);2017年

7 本報(bào)記者 張保淑;臨近空間升起“中國(guó)彩虹”[N];人民日?qǐng)?bào)海外版;2017年

8 歐家駿 本報(bào)記者 付毅飛;臨近空間無(wú)人機(jī)：飛翔在“第三極”的精靈[N];科技日?qǐng)?bào);2017年

9 實(shí)習(xí)生 蘇琬茜 中國(guó)青年報(bào)·中青在線(xiàn)記者 邱晨輝;未來(lái)跨大洋飛行只要兩小時(shí)？[N];中國(guó)青年報(bào);2017年

10 李慶 任雪皎;臨近空間創(chuàng)新發(fā)展與開(kāi)發(fā)應(yīng)用高峰論壇在京召開(kāi)[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2017年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 秦武韜;臨近空間高速滑翔飛行器軌跡跟蹤濾波方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

2 孟新宇;臨近空間飛艇建模與控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2017年

3 荊楠;光度數(shù)據(jù)反演臨近空間低速點(diǎn)目標(biāo)特征信息與運(yùn)動(dòng)信息[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所);2018年

4 鄧潘;地基激光雷達(dá)對(duì)臨近空間大氣的探測(cè)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2018年

5 肖存英;臨近空間大氣動(dòng)力學(xué)特性研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心）;2009年

6 梁國(guó)龍;多譜段臨近空間目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2011年

7 關(guān)卓威;基于臨近空間平臺(tái)的立體信息獲取及可視化技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

8 楊鈞烽;中緯度臨近空間大氣風(fēng)場(chǎng)變化特性研究[D];中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心;2016年

9 韓燕;臨近空間車(chē)載測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研制與風(fēng)場(chǎng)觀(guān)測(cè)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

10 彭長(zhǎng)艷;空間網(wǎng)絡(luò)安全關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 午辛暄;稀薄氣體效應(yīng)對(duì)臨近空間減速器氣動(dòng)特性的影響研究[D];上海交通大學(xué);2018年

2 周凱;臨近空間電流體推進(jìn)技術(shù)仿真與實(shí)驗(yàn)研究[D];南京航空航天大學(xué);2019年

3 曲永志;臨近空間長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)機(jī)載通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2018年

4 郭崗崗;臨近空間艇載聲波測(cè)風(fēng)技術(shù)[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心);2018年

5 楊源;臨近空間攔截器末制導(dǎo)及控制問(wèn)題研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

6 曹宇彬;臨近空間強(qiáng)機(jī)動(dòng)目標(biāo)定位跟蹤算法研究[D];東北大學(xué);2015年

7 賈會(huì);基于臨近空間平臺(tái)的地面目標(biāo)定位跟蹤算法研究[D];東北大學(xué);2015年

8 苗麗娟;臨近空間動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定路由設(shè)計(jì)[D];重慶大學(xué);2018年

9 孫萌;臨近空間高空平臺(tái)布局優(yōu)化及負(fù)載均衡研究[D];重慶大學(xué);2018年

10 劉寧;臨近空間毫米波高速通信關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2623637