平流層飛艇的附加質(zhì)量及其對(duì)飛艇運(yùn)動(dòng)的影響.pdf

1、飛艇是一種可操縱的浮于空氣中的飛行器。近年來，隨著航空技術(shù)、材料技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得飛艇被越來越多地用于運(yùn)輸、觀測、勘察以及通信等領(lǐng)域中。平流層是大氣層中最平靜的一段，不受天氣影響。由于平流層有著穩(wěn)定的氣象條件和良好的電磁特性，數(shù)十年來人們一直在嘗試?yán)闷搅鲗悠脚_(tái)長期駐空進(jìn)行觀測和通信。對(duì)于平流層飛艇，由于它的長滯空時(shí)間(與飛行器相比)和高分辨率(與衛(wèi)星平臺(tái)相比)等優(yōu)點(diǎn)，為空中預(yù)警、偵察、監(jiān)視等軍事用途也提供了不可多得的空中載

2、體，受到世界各主要強(qiáng)國的高度重視。 與傳統(tǒng)的飛機(jī)、導(dǎo)彈等飛行器相比，平流層飛艇要在20公里的高空長期、穩(wěn)定和可靠的定點(diǎn)停留，必須具有自主飛行和空中定點(diǎn)的能力。因此，研究飛艇的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況就顯得尤為重要。由于飛艇體積龐大，慣性特征十分顯著，因此受力分析時(shí)，必須考慮飛艇所受的流體慣性力，通常采用附加質(zhì)量來表示。 本文就是要研究平流層飛艇的附加質(zhì)量及其對(duì)飛艇運(yùn)動(dòng)的影響。 本文應(yīng)用勢流理論分析空氣流場，采用三

3、維Hess-Smith方法自編程序，對(duì)飛艇的附加質(zhì)量進(jìn)行數(shù)值計(jì)算；在詳細(xì)分析飛艇受力情況的基礎(chǔ)上，依據(jù)理論力學(xué)原理建立飛艇的動(dòng)力學(xué)方程——六自由度非線性運(yùn)動(dòng)方程。然后，將不同的附加質(zhì)量值應(yīng)用到方程中，得到不同的運(yùn)動(dòng)參數(shù)值，由此說明附加質(zhì)量對(duì)運(yùn)動(dòng)方程的影響情況；最后，在飛艇六自由度非線性方程的基礎(chǔ)上進(jìn)行非線性解耦控制，使飛艇能夠處于穩(wěn)定狀態(tài)。 本文通過計(jì)算若干算例，得出不同飛艇在不同飛行高度下的附加質(zhì)量值，利用這些值來計(jì)算飛艇運(yùn)