平流层飞艇技术.ppt

平流层飞艇临近空间飞行器技术 ghostface110 内容概要 （一）基础数据 （二）应用背景 （三）核心技术 1.能源技术 2.动力技术 3.悬停技术 平流层飞艇设计期望 飞艇期望飞行速度30m/s-40m/s 承受1t-2t任务载重 飞艇体积400000m3-1500000m3 长度200m左右，宽50m-60m 吊舱投影面积约30m*20m 发动机功率：数千瓦以致数兆瓦 工作高度（20km）时，气囊体积占总体积约96% 现有平流层飞艇各向速度 水平飞行速度：48km/h-109km/h(30英里/小时-70英里/小时) 上升速度：平均为 4m/s 水平飞行时主要克服较弱的水平风力，速度较快。 上升主要依靠浮力克服重力，当外界温度下降气压降低时，He气囊胀大，提升浮力。可添加浮力翼增加浮力。 平流层飞艇探测范围 飞行高度/km 20 40 50 80 100 探测范围半径/km 194 347 414 589 695 比起同步卫星，自由空间衰减减少约65db，延迟小于0.03ms，远低于同步卫星的12ms 平流层飞艇安全性 所处环境稳定、 现有各种放空武器是以飞行高度低于20km的飞行器为目标的，个别攻击高度达到临近空间的先进武器也因为造价高昂，如果攻击成本低的临近空间飞行器，经济上得不偿失。 主要导弹射程：18km-25km 临近空间飞行器能源技术 主要能源方式：蓄电池，固体火箭燃料，可再生燃料电池，太阳能电池，微波能量供能。 现有平流层飞艇主要依靠太阳能电池与可再生燃料电池相结合的方式提供飞艇所需能量。 太阳能电池功率质量比因大于350kw/kg 可再生能量电池因大于0.35kw*h/kg 临近空间飞行器能源技术 现有飞艇能量需求大，供应不足，夜间常因动力不足无法保持定点悬停被大风吹离悬停范围 解决方案：可以将微波无线输能与现有能源技术结合使用，预防单一能源系统故障问题，保证飞艇长时间稳定工作。 微波无线供能优点：实现了能量产生装置与能量应用装置的分离，进一步减少了飞艇能源系统体积重量。全天候无间断供能。 临近空间飞行器动力技术 由于平流层空气浓度远低于低空大气浓度（为正常大气6%），内燃机需要额为增压，不再适用。因此采用大功率高速电机驱动系统。 比较适合高速高性能驱动系统的是永磁电机。其有质量轻，体积小，动态性能好等优点。 总结：直流永磁变速电动机带动螺旋桨提供飞艇动力较为成熟。国际上已有转速达200000r/min，功率达数千瓦以致数兆瓦的高度电机投入使用。 平流层飞艇悬停技术 定点悬停是其独有优点。 浮力控制：氦气囊在地面体积只占总体积7%，工作高度时达到96%。可以通过控制氦气温度，控制氦气囊大小，调整浮力，控制竖直方向运动轨迹。 姿态控制与位置修正：平流层水平风向在宏观上呈现季节性周期变化，但微观上有很大随机性，需设计一自适应优化控制系统，通过知识积累，逐渐适应周期性变化的环境。