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科學報:"飛艇做平臺,先要停得住"
發布時間:2020-04-01 08:16:19| 瀏覽次數:

飛艇做平臺 先要停得住

 

■中國科學報記者 袁一雪

是UFO,還是外星人飛碟?

當一架龐然大物出現在寧夏回族自治區中衛市上空時,當地民眾對此議論紛紛。

其實,真實的答案是:一架飛艇,是達天飛艇公司牽頭組建的“平流層飛艇聯盟”聯合研發的寬艇體平流層飛艇即載重樣艇正在試飛。

“此次試飛的CA-T24R型飛艇是一艘縮比艇,試飛過程中,模擬起降和檢驗試飛共7個架次2小時,試飛取得成功?!边_天飛艇公司總經理許璐告訴《中國科學報》記者,雖然飛行時間只有短短兩個小時,卻在國內平流層飛艇界引起了不小的震動。

這架在寧夏中衛騰空而起的飛艇,對于中衛市軍民融合產業的健康發展和國防科技的進步方面都有著非凡的意義!


搶先占領臨近空間

平流層飛艇,顧名思義,就是在平流層中飛行的飛艇。平流層介于對流層和中間層之間,是距地面18~55公里的空域,屬于臨近空間的范圍。

臨近空間是航空和航天之間的空域。在航空區域,各種有人飛機與無人機技術已經較為成熟;在航天區域,火箭、衛星、航天飛船也早已經是人們熟知的技術。但臨近空間除了高空氣球和探空火箭,幾乎沒有其他成熟的平臺可供使用,因此其開發應用價值國內外都非常重視。

而現在,航天與航空空域之間缺少長時間滯留的平臺。這種平臺功能,傳統飛機無法勝任,因為在平流層,傳統飛機無法實現區域滯留;而另一種飛行器——高空氣球,因其無動力且不受控,故應用場景有限。

換言之,誰搶先占領臨近空間,誰就在未來打開了介于航空和航天之間的區域,掌握了該區域的探索主動權。

“占領”臨近空間如此重要,解決橫亙在各個研究機構與公司面前的平流層飛艇的技術瓶頸就更為迫切。平流層飛艇的研發難點包括三點,即“上得去,停得住,下得來”?!吧系萌ァ笔侵革w艇可以順利達到平流層高度;“停得住”則是飛艇在平流層保持高度穩定的前提下,完成長時間駐空;順利返回地面就是“下得來”。

“智造”突破困難

此次試飛成功的達天CA-T24R型飛艇外形采用了三囊寬體的設計。許璐介紹說,這樣的設計在靜浮力基礎上增加了氣動升力,結合了傳統飛艇技術和固定翼、旋翼機和矢量推進等技術,使飛艇的操縱特性和穩定特性得到了一定的提升。

而且,寬艇體上表面寬闊,可鋪設更多的太陽能電池,有效接收太陽能輻射,轉化更多電能?!捌溆行娣e和時間都大于常規形式和英國Airlander10的飛艇?!痹S璐表示,“這一設計外形是早在2003年我們與英國飛艇專家達成的共識?!蓖瑫r,該飛艇的外形及氣動設計完全是中國“智造”,多項創新和專利得到驗證,是完全屬于中國人的自主知識產權。

除了外形的變化,面對平流層飛艇的瓶頸問題,達天飛艇公司也同樣提出相應解決方法,并在此次試飛過程中得到驗證。

首先,他們最大限度地考慮因平流層氦溫差引起體積膨脹時飛艇所能提供的最大冗余空間,并保證在平流層時壓差在容許范圍之內;而且,在駕駛過程中,工作人員通過改變飛艇的俯仰姿態來達到保持高度的目的,晝間操縱飛艇保持一定俯角飛行,夜間則操縱飛艇保持一定仰角飛行,寬體平流層飛艇和載重艇通過移動式配重、尾翼、全動式前翼(鴨翼)等創新性的設計,有效保持正常飛行以克服由于氦溫差產生的高度變化和壓力變化,達到浮重平衡。

此外,自主研發的電動機讓飛艇在不同時段和不同高度面臨不同風速時保持推阻平衡。而面對能源問題,許璐也表示,隨著科技的進步和儲能電池的發展,飛艇所需電能能夠得到滿足。

目前,試飛成果對結構設計及制造工藝等方面存在的問題進行了很好的驗證,取得了豐富的重要數據和寶貴的經驗,對后期該公司改進和提高其他飛艇的性能奠定了良好的基礎。

任重道遠

據許璐介紹,達天飛艇公司將在樣艇的基礎上繼續修訂設計方案,制造CA-T320S型驗證艇,從整體結構上進行驗證飛艇的平穩性和升力,并驗證創新點移動式配重、全動式前翼、尾翼、發動機等的安裝方式和安裝位置是否合理。然后,對于能源平衡的驗證和對飛艇材料超熱超壓狀況時氦氣的浮力變化進行驗證。

《中國科學報》 (2018-06-15 第3版 科普)


 
 
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