我国研发出仿“僧帽水母”平流层飞艇

2021-09-29 08:27:51
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  28日,记者从长沙召开的第二届空天杯全国创新创意大赛决赛中获悉,来自国防科技大学空天科学院的创新团队,在国际上首次提出了受僧帽水母生物启发的平流层飞艇仿生设计方法。这项研究预计将建造一艘平流层飞艇,可以长期呆在接近空间并稳定运行。

  接近空间的是距离地面20-100公里的空域,是跨越航空和宇宙的空白地带,也是人类继承陆地、海、空、天之后,进一步扩大和利用的自然环境,对创造新的经济产业和提高作战力具有重要的战略意义。
  平流层飞艇是接近空间低速飞行器的典型代表,通过浮起气体提供静升力,利用接近空间下层的低速风带和较少损失的太阳辐射,可以实现月、年度级的长航时间区域驻留,也称为平流层卫星,广泛应用于侦察监视、区域警告、环境监视、通信转播等军民领域。但是,到目前为止,世界上能长期逗留、稳定运行的平流层飞艇还很少。
  受僧帽水母依靠浮囊体、鲫鱼与气腺协调控制浮力和压力现象的启发,国防科技大学队成功解决了现有平流层飞艇主副气囊和单囊体技术方案,环境热效应下浮力和压力协调控制问题。
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  项目负责人杨跃能副教授表示,团队以僧帽水母为仿生对象,以形态仿生设计了囊体气动外形。与通常的气动外形相比,典型的情况下可以提高上升阻力比70%以上,增加有效的负荷300-800公斤。同时,通过功能仿生首次提出多囊和热调节气囊的新概念方案,解决了平流层飞艇在临近空间的热膨胀收缩可能引起的蒙皮破裂和过重问题。飞行模拟试验和技术验证艇飞行试验表明,当热调节气囊体积比为10%时,环境热效应下囊内最大压力可降低9.6%,这为浮力和压力协调控制难题提供了有效的方案。目前,该创新成果已申请国际发明专利1项,国家发明专利3项。