大氣環(huán)境對平流層飛艇駐空高度的影響研究.pdf

1、平流層飛艇是一種平均密度與空氣相當?shù)呐R近空間的低速飛行器，具有駐空時間長、安全性高、成本低且能重復利用等特點，在通訊、勘探、運輸及軍事監(jiān)測、高空預警等方面均擁有其他飛行器無法超越的優(yōu)勢。平流層飛艇的廣泛應(yīng)用前景受到了世界各國的高度關(guān)注，飛艇技術(shù)也因此成為飛行器研究領(lǐng)域中熱門的研究方向。由于平流層飛艇長時間在高空工作，將不可避免的受外界大氣環(huán)境晝夜變化等因素的影響，駐空高度也會隨之發(fā)生一定的變化，故研究外界大氣環(huán)境晝夜變化對平流層飛艇駐空

2、高度的影響具有一定的理論意義。
　　本文主要研究了大氣環(huán)境對平流層飛艇駐空高度的影響。第一，建立了平流層飛艇駐空期間的大氣環(huán)境模型。首先介紹了標準大氣模型下大氣參數(shù)（溫度、壓強、密度）隨高度的變化情況，然后根據(jù)一系列實測數(shù)據(jù)擬合出大氣參數(shù)的晝夜變化規(guī)律，并與標準大氣參數(shù)變化規(guī)律相結(jié)合，得到考慮大氣參數(shù)晝夜變化影響的大氣模型。第二，建立了平流層飛艇駐空期間的傳熱學模型。傳熱學模型包括太陽直接輻射、地面反射輻射、地氣紅外輻射以及飛艇內(nèi)

3、表面與內(nèi)部氣體間的對流換熱、飛艇外表面與外部氣體之間的對流換熱、飛艇內(nèi)表面之間的輻射換熱等，其中，利用地面反射輻射角系數(shù)的計算方法改進了地面反射輻射熱流量的計算，將地面反射輻射角系數(shù)擬合成網(wǎng)格微元面與地面外法線夾角與飛艇高度的函數(shù)，簡化了計算。最后，基于Matlab對平流層飛艇的駐空過程進行仿真，結(jié)果表明考慮大氣參數(shù)晝夜變化對飛艇定點高度有較大的影響，需要從設(shè)計和控制的角度進行解決，為進一步研究平流層飛艇駐空期間的定點控制和總體參數(shù)設(shè)計