我国研发出仿“僧帽水母”平流层飞艇

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科技日报 浮空飞行器 2019年10月16日 08:30 北京

8月28日，记者从在长沙召开的第二届空天杯全国创新创意大赛决赛中获悉，来自国防科技大学空天科学学院的创新团队，在国际上首次提出了受僧帽水母生物启发的“平流层飞艇仿生设计方法”。这一研究，有望打造能在临近空间长期驻留、稳定运行的平流层飞艇。

　　临近空间为距地面20—100千米的空域，是跨接航空与航天的“空白地带”，也是人类继陆、海、空、天之后，进一步拓展和利用的自然环境，对催生新的经济产业和提升作战力量具有重大战略意义。

　　平流层飞艇是临近空间低速飞行器中的典型代表，依靠浮升气体提供静升力，利用临近空间下层的低速风带及较少损耗的太阳辐照，可实现月、年量级的超长航时区域驻留，其也被称为“平流层卫星”，能广泛应用于侦察监视、区域预警、环境监测、通信中继等军民领域。不过，截至目前，世界上尚少有能长期驻留、稳定运行的平流层飞艇。

　　受僧帽水母依靠浮囊体、鳔和气腺协调控制浮力与压力这一现象的启发，国防科技大学团队成功解决了现有平流层飞艇“主副气囊”和“单囊体”技术方案中，环境热效应下浮力与压力协调控制难题。

疑似仿“僧帽水母”飞艇的缩比验证版飞行试验

　　项目负责人杨跃能副教授介绍，团队以僧帽水母为仿生对象，以形态仿生设计了囊体气动外形。与常规气动外形相比，典型工况下可提高升阻比70%以上，增加有效载荷300—800公斤。同时，通过功能仿生首次提出了多囊体和热调节气囊新概念方案，解决了平流层飞艇在临近空间中“热胀冷缩”可能带来的蒙皮破裂和“超重”问题。飞行仿真试验和技术验证艇飞行试验表明，热调节气囊体积比为10%时，环境热效应下囊内最大压强可降低9.6%，这为浮力与压力协调控制难题提供了有效方案。目前，该创新成果已申请国际发明专利1项、国家发明专利3项。

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