专利名称：一种平流层飞艇低阻层流囊体的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及航空设备领域，具体涉及飞艇囊体设计。
背景技术：
由于平流层飞艇的飞行动力能源来自于太阳能电池，考虑到飞艇携带能源的有限性以及高空飞艇长久驻空的需求，低阻力是减小能量消耗的有效途径，可使飞艇减小体积或增加载荷。因此，平流层飞艇减阻问题显得至关重要。在平流层飞艇的总阻力中，约有 1/2 2/3是由囊体引起的，因此能否减小囊体阻力从而获得设计条件下的最优囊体气动外形是整个飞艇设计中的关键问题。影响飞艇囊体阻力的主要因素为表面积、长细比、最大截面位置。现有的平流层飞艇大多由于长细比、最大截面位置设计不当，飞艇的飞行时总阻力较大，增大了飞艇的能量消耗。
实用新型内容本实用新型的目的就是针对现有的平流层飞艇由于长细比、最大截面位置设计不当而导致飞艇飞行时总阻力较大，增加飞艇能量消耗的缺点，而提供的一种平流层飞艇低阻层流囊体。平流层飞艇低阻层流囊体，囊体最大横截面位于囊体长度的48-52%处，囊体的长细比为长度最大直径=4. 2-4. 4:1。其囊体最佳最大横截面位置位于囊体长的50%处，囊体的最佳长细比为长度最大直径=4. 3 1。
附图1为本实用新型结构示意图；附图2为阻力系数随最大截面位置变化的曲线图；附图3为阻力系数随长细比变化的曲线图；附图4为阻力系数随长细比、最大截面位置和雷诺数变化的曲线具体实施方式
设计飞艇囊体1时，使囊体最大横截面(B)位于囊体长度(A)的48-52%处，囊体的长细比为长度最大直径=4. 2-4. 4:1。囊体1最佳最大横截面位置位于囊体长的50%处，囊体的长细比为长度最大直径=4.3 1。设计理论采用数值计算和风洞试验相结合的方法对平流层低阻囊体进行设计研究，其主要内容包括a)固定飞艇体积、长度，改变飞艇的最大横截面位置，分析它对于飞艇阻力系数的影响；b)固定飞艇体积、改变飞艇的长细比，分析它对于飞艇阻力系数的影响；通过综合分析在平流层大气环境下长细比、最大截面位置变化对飞艇阻力特性的影响，从而找到一种优化的平流层飞艇低阻层流囊体气动外形，从而减小阻力，提高平流层飞艇平台的气动性能，实现其在平流层高空长航时飞行的技术要求。具体设计研究方式如下a)建立初始物理模型并划分网格b)确定计算方法采用计算流体动力学(CFD)方法对平流层低阻囊体进行设计。计算网格为贴体结构网格，数值计算选用k- ε湍流模型求解三维有粘不可压缩流动的N-S方程。采用风洞试验对数值计算结果进行验证。c)计算结果与分析飞艇囊体阻力系数分别随最大截面位置、长细比以及雷诺数变化的曲线如图2所示，从图中我们可以得到以下结论(1)随着最大横截面位置的后移，阻力系数先是逐渐减小，在51%时阻力系数达到最小，但是随着最大横截面位置的继续后移阻力系数又逐渐增加。因此，当囊体的长度一定时，最大横截面位置设计在囊体长的50%左右可以使囊体阻力达到最小。通过风洞试验验证，证明该结果是可信的。(2)随着长细比的增加，阻力系数先是减小，在长细比为4. 3时阻力系数达到最下，之后阻力系数又逐渐增加。参考国内外相关文献，变长细比时最小阻力系数最有可能出现在L/D = 5与L/D = 4之间，与本次计算结果基本一致。
权利要求1.一种平流层飞艇低阻层流囊体，包括囊体(1)，其特征在于囊体最大横截面(B)位于囊体长度(A)的48-52%处，囊体的长细比为长度最大直径=4.4-4.2 1。
2.根据权利要求1所述的平流层飞艇低阻层流囊体，其特征在于囊体(1)最大横截面位置位于囊体长的50%处，囊体的长细比为长度最大直径=4.3 1。
专利摘要一种平流层飞艇低阻层流囊体，包括囊体(1)，其特征在于囊体最大横截面(B)位于囊体长度(A)的48-52％处，囊体的长细比为长度∶最大直径＝4.4-4.2∶1。囊体(1)最大横截面位置位于囊体长的50％处，囊体的长细比为长度∶最大直径＝4.3∶1。本实用新型的优点是平流层飞艇长细比、最大截面位置设计合理，飞艇的飞行时总阻力较小，减少了飞艇的能量消耗。
文档编号B64B1/58GK201980414SQ20102067242
公开日2011年9月21日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者姜婉, 黄龙太 申请人:中国特种飞行器研究所