本發(fā)明涉及航空飛行器設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種平流層飛艇囊體強度的設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
平流層飛艇是一種依靠輕于空氣的氣體(如氦氣、氫氣等)產(chǎn)生靜浮力升空，依靠控制系統(tǒng)和推進系統(tǒng)實現(xiàn)在平流層中定點駐留和低速機動的浮空類飛行器，具有留空時間長、能耗低、效費比高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于偵察監(jiān)視、對地觀測、環(huán)境監(jiān)測、應(yīng)急救災(zāi)、科學(xué)探測等領(lǐng)域，具有重要應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景，當(dāng)前已成為航空領(lǐng)域的研究熱點。
平流層飛艇長期駐空過程中晝夜溫差變化較大，飛艇囊體內(nèi)的浮力氣體在白晝期間由溫升引起的壓差約在1300-1600帕之間，約為駐空高度大氣氣壓的25％-30％；另外為防止駐空過程中浮力氣體(氦氣)的滲漏還需要在飛艇囊體中充加一定量的盈余浮力氣體，其造成的壓差約為500-2000帕，約為駐空高度氣壓的10％-30％。在這兩種壓差的疊加影響下，為保證平流層飛艇長期的駐空停留，需要保證飛艇囊體有充足的耐壓能力(需合理設(shè)計飛艇囊體強度)，以維持飛艇氣動外形的穩(wěn)定。
根據(jù)平流層飛艇設(shè)計理論，飛艇囊體強度主要取決于囊體的最大曲率半徑和囊體材料強度。但，由于缺乏合理的理論指導(dǎo)和實踐經(jīng)驗，飛艇囊體強度設(shè)計過程中理論強度與實驗強度偏差較大，無法滿足工程實踐需求。因此有必要提出一種新的平流層飛艇囊體強度的設(shè)計方法，以提高飛艇囊體設(shè)計的可靠性。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于解決平流層飛艇囊體的強度設(shè)計問題，有效減小囊體強度設(shè)計理論中的設(shè)計誤差，提高飛艇囊體設(shè)計的可靠性。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明利用基本強度設(shè)計理論、囊體強度試驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)、囊體強度的理論計算公式對囊體強度設(shè)計公式進行了推導(dǎo)，具體為：
其中，[σ]-囊體材料許用應(yīng)力；σ-囊體材料工作應(yīng)力；K-設(shè)計安全系數(shù)，取值為3.5；λ-囊體材料強度計算系數(shù)；δ-囊體材料厚度；r-囊體最大曲率半徑；α-囊體工藝強度退化系數(shù)，實測0.4±0.2；β-囊體工作應(yīng)力計算系數(shù)；p-囊體內(nèi)外壓差；η-綜合系數(shù)表征。
依據(jù)上述理論公式：飛艇囊體的最大曲率半徑越大，囊體耐壓強度退化越大；當(dāng)飛艇囊體的體積增大時，囊體的耐壓強度受囊體體積變化的影響較大，與囊體材料厚度或強度的增減并不成正比關(guān)系；在飛艇囊體體積較大時，飛艇囊體強度受其最大曲率半徑的影響較大，單純依靠囊體材料厚度或強度的增加，使浮力囊體的體積增大的能力有限，甚至是得不償失。在此理論基礎(chǔ)上，提出了一種新的平流層飛艇囊體強度設(shè)計方法，具體地，實施步驟包括：
步驟一：根據(jù)平流層飛艇的總體設(shè)計方案確定飛艇囊體的最大曲率半徑r；
步驟二：選取合適的飛艇囊體材料，并得到上述材料的強度參數(shù)[σ]；
步驟三：根據(jù)平流層飛艇的總體設(shè)計方案確定囊體內(nèi)外壓差p的期望值；
步驟四：根據(jù)公式確定飛艇囊體厚度δ，即滿足平流層飛艇實際應(yīng)用的囊體厚度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，此方法通過理論推導(dǎo)確定了影響平流層飛艇囊體強度的關(guān)鍵因素，并確定了飛艇囊體各參數(shù)對其耐壓能力的影響大小，避免了飛艇囊體強度設(shè)計過程中理論強度與實驗強度偏差較大的問題，有效提高了飛艇囊體設(shè)計的可靠性。
通過以下的描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，附圖用于解釋本發(fā)明的實施例。
附圖說明
圖1為本發(fā)明所述平流層飛艇囊體強度設(shè)計流程圖；
具體實施方式
現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的實施例。
請參考圖1，本發(fā)明一種平流層飛艇囊體強度的設(shè)計方法，具體實施步驟包括：
步驟一：根據(jù)平流層飛艇的總體設(shè)計方案確定飛艇囊體的最大曲率半徑r；
步驟二：選取合適的飛艇囊體材料，并得到上述材料的強度參數(shù)[σ]；
步驟三：根據(jù)平流層飛艇的總體設(shè)計方案確定囊體內(nèi)外壓差p的期望值；
步驟四：根據(jù)公式確定飛艇囊體厚度δ，即滿足平流層飛艇實際應(yīng)用的囊體厚度。
以上結(jié)合最佳實施例對本發(fā)明進行了描述，但本發(fā)明并不局限于以上揭示的實施例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本發(fā)明的本質(zhì)進行的修改、等效組合。