發(fā)布時間：2021-05-11 11:52

　　近空間飛艇相對于傳統(tǒng)飛行器具有成本低、滯空時間長等優(yōu)點,在近幾十年受到廣泛的關(guān)注及發(fā)展。近空間飛艇利用氦氣等浮升氣體和空氣之間的密度差保持升空和懸停,飛艇內(nèi)部氣體的壓力和溫度特性決定了飛艇的起降和滯空的性能。傳統(tǒng)近空間飛艇采用空氣囊和主氦氣囊的組合來調(diào)節(jié)囊內(nèi)氣體溫度改變而導(dǎo)致的壓力變化。在調(diào)節(jié)過程中,隨著空氣的進(jìn)出,飛艇的總重量會發(fā)生改變,從而使得飛艇高度產(chǎn)生不斷的震蕩變化甚至失穩(wěn)。據(jù)此,本文提出了一種基于高壓氦氣瓶儲存多余氦氣的氣囊壓力調(diào)節(jié)方法,可使得飛艇滯空高度保持穩(wěn)定。其次,飛艇在上升、駐空、下降過程中,內(nèi)部氣體溫度的變化是決定飛艇飛行狀態(tài)的重要因素,而蒙皮表面的對流換熱是影響內(nèi)部浮升氣體溫度的關(guān)鍵因素之一。然而目前仍缺乏綜合考慮浮空器長細(xì)比、Re、攻角參數(shù)的外部對流換熱系數(shù)計算的高精度關(guān)聯(lián)式,因此本文發(fā)展了一種綜合飛艇幾何外形和外界空氣參數(shù)的高精度計算關(guān)聯(lián)式。最后,飛艇載荷艙內(nèi)部安裝了飛艇執(zhí)行任務(wù)所需的主要設(shè)備,外界惡劣的環(huán)境條件以及內(nèi)部高熱流密度的電子設(shè)備工作狀態(tài),迫切的需要一套質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單的環(huán)境控制系統(tǒng)對其進(jìn)行環(huán)境控制以保證飛艇正常的飛行和工作需求。根據(jù)以上認(rèn)識,本文圍... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋表
縮略詞
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 浮空器國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
        1.2.1 高空氣球的發(fā)展?fàn)顩r
        1.2.2 近空間飛艇的發(fā)展?fàn)顩r
    1.3 近空間浮空器熱環(huán)境
        1.3.1 近空間傳熱條件
        1.3.2 外部稀薄邊界的流動和換熱
    1.4 近空間浮空器熱模型
        1.4.1 臨近空間浮空器熱模型研究進(jìn)展
        1.4.2 自然對流與混合對流的模擬研究進(jìn)展
        1.4.3 近空間浮空器熱模型研究進(jìn)展
    1.5 本文研究內(nèi)容
第2章 近空間飛艇傳熱模型
    2.1 大氣熱環(huán)境
        2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)大氣及溫度包線
        2.1.2 太陽輻射
        2.1.3 長波輻射
        2.1.4 空氣與氦氣熱物性
    2.2 飛艇運動模型
    2.3 熱模型
        2.3.1 蒙皮熱平衡方程
        2.3.2 氦氣囊的熱平衡方程
        2.3.3 空氣囊的熱平衡方程
        2.3.4 對流換熱
    2.4 本章小結(jié)
第3章 飛艇外部換熱特性研究
    3.1 計算模型
        3.1.1 物理模型及邊界條件
        3.1.2 控制方程
        3.1.3 邊界條件設(shè)置
    3.2 計算結(jié)果驗證
        3.2.1 模型及網(wǎng)格劃分
        3.2.2 網(wǎng)格無關(guān)性測試
        3.2.3 湍流模型選擇
    3.3 計算結(jié)果與分析
        3.3.1 速度工況
        3.3.2 溫度工況
        3.3.3 長細(xì)比工況
        3.3.4 攻角工況
        3.3.5 公式擬合
    3.4 本章小結(jié)
第4章 飛艇滯空熱特性研究
    4.1 飛艇熱特性計算方法
        4.1.1 網(wǎng)格單元計算
        4.1.2 程序結(jié)構(gòu)
        4.1.3 龍格庫塔算法
        4.1.4 結(jié)構(gòu)外形及計算參數(shù)
    4.2 計算結(jié)果驗證
    4.3 滯空熱特性
        4.3.1 定點飛行蒙皮與內(nèi)部填充氣體溫度瞬時變化規(guī)律
        4.3.2 不同囊體劃分情況對內(nèi)部填充氣體的影響
        4.3.3 飛艇朝向?qū)γ善ず蛢?nèi)部填充氣體溫度的影響
        4.3.4 季節(jié)對蒙皮和內(nèi)部填充氣體的影響
        4.3.5 得熱量分析
    4.4 蒙皮物性對飛艇熱特性的影響
        4.4.1 蒙皮發(fā)射率對飛艇熱性能的影響
        4.4.2 蒙皮吸收率對飛艇熱性能的影響
        4.4.3 吸收發(fā)射比對飛艇熱性能的影響
        4.4.4 不同蒙皮材料下的飛艇熱特性
    4.5 本章小結(jié)
第5章 飛艇上升與下降過程熱特性研究
    5.1 發(fā)射和回收的方式和操作
    5.2 起降過程
    5.3 排氣閥防冰設(shè)計計算
    5.4 本章小結(jié)
第6章 飛艇載荷艙空冷環(huán)控系統(tǒng)
    6.1 電子設(shè)備艙的整體熱設(shè)計研究
        6.1.1 電子設(shè)備艙傳熱模型的建立
        6.1.2 定風(fēng)量情況下傳熱模型的求解與分析
        6.1.3 變風(fēng)量情況下傳熱模型的求解與分析
    6.2 電子設(shè)備艙的局部熱設(shè)計研究
        6.2.1 冷板的換熱計算方法
        6.2.2 冷板計算流程圖
        6.2.3 定風(fēng)量情況下的計算與分析
        6.2.4 變風(fēng)量情況下的計算與分析
    6.3 開放式二氧化碳制冷方案設(shè)計
    6.4 二氧化碳?xì)馄恐袣怏w的熱計算模型的建立
        6.4.1 二氧化碳質(zhì)量計算
        6.4.2 二氧化碳制冷劑在氣瓶中的狀態(tài)研究
        6.4.3 狀態(tài)模型求解
        6.4.4 計算結(jié)果與分析
    6.5 制冷量損失計算
        6.5.1 制冷量損失原因及計算方法分析
        6.5.2 制冷量損失的影響因素分析
    6.6 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 本文的研究結(jié)論
    7.2 本文創(chuàng)新點
    7.3 后續(xù)工作及展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3181359