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科技报道:飞艇平台试飞成功
发布时间:2018-06-16 08:16:19| 浏览次数:

飞艇做平台 先要停得住

 

■中国科学报记者 袁一雪

是UFO,还是外星人飞碟?

5月28日,当一架庞然大物出现在宁夏回族自治区中卫市上空时,当地民众对此议论纷纷。

其实,真实的答案是:一架飞艇,是达天飞艇公司牵头组建的“平流层飞艇联盟”联合研发的宽艇体平流层飞艇即载重样艇正在试飞。

“此次试飞的CA-T24R型飞艇是一艘缩比艇,试飞过程中,模拟起降和检验试飞共7个架次2小时,试飞取得成功。”达天飞艇公司总经理许璐告诉《中国科学报》记者,虽然飞行时间只有短短两个小时,却在国内平流层飞艇界引起了不小的震动。

这架在宁夏中卫腾空而起的飞艇,对于中卫市军民融合产业的健康发展和国防科技的进步方面都有着非凡的意义!


抢先占领临近空间

平流层飞艇,顾名思义,就是在平流层中飞行的飞艇。平流层介于对流层和中间层之间,是距地面18~55公里的空域,属于临近空间的范围。

临近空间是航空和航天之间的空域。在航空区域,各种有人飞机与无人机技术已经较为成熟;在航天区域,火箭、卫星、航天飞船也早已经是人们熟知的技术。但临近空间除了高空气球和探空火箭,几乎没有其他成熟的平台可供使用,因此其开发应用价值国内外都非常重视。

而现在,航天与航空空域之间缺少长时间滞留的平台。这种平台功能,传统飞机无法胜任,因为在平流层,传统飞机无法实现区域滞留;而另一种飞行器——高空气球,因其无动力且不受控,故应用场景有限。

换言之,谁抢先占领临近空间,谁就在未来打开了介于航空和航天之间的区域,掌握了该区域的探索主动权。

“占领”临近空间如此重要,解决横亘在各个研究机构与公司面前的平流层飞艇的技术瓶颈就更为迫切。平流层飞艇的研发难点包括三点,即“上得去,停得住,下得来”。“上得去”是指飞艇可以顺利达到平流层高度;“停得住”则是飞艇在平流层保持高度稳定的前提下,完成长时间驻空;顺利返回地面就是“下得来”。

“智造”突破困难

此次试飞成功的达天CA-T24R型飞艇外形采用了三囊宽体的设计。许璐介绍说,这样的设计在静浮力基础上增加了气动升力,结合了传统飞艇技术和固定翼、旋翼机和矢量推进等技术,使飞艇的操纵特性和稳定特性得到了一定的提升。

而且,宽艇体上表面宽阔,可铺设更多的太阳能电池,有效接收太阳能辐射,转化更多电能。“其有效面积和时间都大于常规形式和英国Airlander10的飞艇。”许璐表示,“这一设计外形是早在2003年我们与英国飞艇专家达成的共识。”同时,该飞艇的外形及气动设计完全是中国“智造”,多项创新和专利得到验证,是完全属于中国人的自主知识产权。

除了外形的变化,面对平流层飞艇的瓶颈问题,达天飞艇公司也同样提出相应解决方法,并在此次试飞过程中得到验证。

首先,他们最大限度地考虑因平流层氦温差引起体积膨胀时飞艇所能提供的最大冗余空间,并保证在平流层时压差在容许范围之内;而且,在驾驶过程中,工作人员通过改变飞艇的俯仰姿态来达到保持高度的目的,昼间操纵飞艇保持一定俯角飞行,夜间则操纵飞艇保持一定仰角飞行,宽体平流层飞艇和载重艇通过移动式配重、尾翼、全动式前翼(鸭翼)等创新性的设计,有效保持正常飞行以克服由于氦温差产生的高度变化和压力变化,达到浮重平衡。

此外,自主研发的电动机让飞艇在不同时段和不同高度面临不同风速时保持推阻平衡。而面对能源问题,许璐也表示,随着科技的进步和储能电池的发展,飞艇所需电能能够得到满足。

目前,试飞成果对结构设计及制造工艺等方面存在的问题进行了很好的验证,取得了丰富的重要数据和宝贵的经验,对后期该公司改进和提高其他飞艇的性能奠定了良好的基础。

任重道远

据许璐介绍,达天飞艇公司将在样艇的基础上继续修订设计方案,制造CA-T320S型验证艇,从整体结构上进行验证飞艇的平稳性和升力,并验证创新点移动式配重、全动式前翼、尾翼、发动机等的安装方式和安装位置是否合理。然后,对于能源平衡的验证和对飞艇材料超热超压状况时氦气的浮力变化进行验证。

《中国科学报》 (2018-06-15 第3版 科普)


 
 
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