現(xiàn)代飛艇設(shè)計(jì)導(dǎo)論

前言

中國(guó)古代的“孔明燈”，被公認(rèn)為是熱氣球的鼻祖，許多外國(guó)文獻(xiàn)里認(rèn)為中國(guó)是最早知道利用熱空氣獲得升力原理的國(guó)家。1783年法國(guó)人蒙哥爾費(fèi)兄弟實(shí)現(xiàn)了載人熱氣球的飛行。從那時(shí)起，各種類型的輕于空氣的飛行器（如氣球和飛艇）和重于空氣的飛行器（如飛機(jī)、直升機(jī)、導(dǎo)彈）得到了蓬勃發(fā)展。浮空器就是利用輕于空氣的氣體（現(xiàn)在使用的是氦氣）來(lái)產(chǎn)生靜升力的空中搭載平臺(tái)。它具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，如滯空時(shí)間長(zhǎng)、噪聲低、綠色環(huán)保、安全性高、使用維護(hù)采購(gòu)成本低、雷達(dá)散射面積小等，在反恐、巡邏、監(jiān)察、地圖繪制、地質(zhì)勘探、旅游、廣告和運(yùn)動(dòng)等軍事和民用領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，在許多領(lǐng)域，已成為衛(wèi)星、飛機(jī)互為補(bǔ)充的、不能替代的空中平臺(tái)。隨著技術(shù)的發(fā)展以及軍用和民用兩個(gè)方面的推動(dòng)，浮空器以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)受到了許多國(guó)家的關(guān)注。

內(nèi)容概要

　　第1章主要介紹飛艇艇身形狀的選擇、尾翼方案分析、飛行器空間運(yùn)動(dòng)方程，并考慮到飛艇艇身和尾翼的附加質(zhì)量。以A-01飛行器為例，在動(dòng)力裝置推力矢量轉(zhuǎn)動(dòng)角和浮力為各種數(shù)值的情況下，詳細(xì)分析了起飛和降落的軌跡參數(shù)?！　〉?章、第3章兩章探討了A-O1飛艇和A-02飛艇及其主要系統(tǒng)（包括推力矢量可變的動(dòng)力裝置、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、控制飛行的機(jī)械和電子系統(tǒng)）的結(jié)構(gòu)特征?！　〉?章介紹了軟式飛艇的地面和飛行試驗(yàn)的各種要求，以及輕于空氣的飛行器的飛行和技術(shù)使用特征的各種要求?！　∽詈笠徽聦?duì)小型（遙控和載人）飛艇完成一系列特殊任務(wù)的使用效率評(píng)估與飛機(jī)、直升機(jī)和無(wú)人偵察機(jī)進(jìn)行了比較。

作者簡(jiǎn)介

作者：(俄國(guó))基里林·阿列克桑德拉·尼卡拉伊維奇 譯者：吳飛 王培美尼卡拉伊維奇，技術(shù)科學(xué)博士，航空和浮空科學(xué)院院士，莫斯科航空學(xué)院教授，Aerostatica公司總經(jīng)理。譯者簡(jiǎn)介:吳飛，畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)無(wú)線電電子學(xué)系，本科學(xué)歷，工學(xué)學(xué)士。現(xiàn)任中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所高級(jí)工程師。譯著有《世界各國(guó)預(yù)警機(jī)集錦》（國(guó)防科技大學(xué)出版社2003年11月出版。ISBN7-81099-022-5）和《偵查一打擊一體化系統(tǒng)和對(duì)地觀測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)》（國(guó)防工業(yè)出版社z2005年3月出版，ISBN7-118-03723-0）王培美，畢業(yè)于南開(kāi)大學(xué)西語(yǔ)系，文學(xué)碩士。現(xiàn)任中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所工程師。曾主譯《聊齋的朋友與冤家》，于2003年～2004年在中國(guó)人文科學(xué)核心期刊《蒲松齡研究》（cN37-1080／I）上全年連載。

書籍目錄

第1章 小型飛艇的空氣動(dòng)力性能、穩(wěn)定性及其操縱性1.1 飛艇艇身形狀的選擇1.2 尾翼的草圖方案分析1.3 飛艇的空間運(yùn)動(dòng)方程1.3.1 在固連坐標(biāo)系軸上投影的飛艇的一般動(dòng)態(tài)方程1.3.2 各種外力和力矩投影的表達(dá)式1.3.3 飛艇空間運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程1.4 飛艇的附加質(zhì)量1.4.1 飛艇艇身的附加質(zhì)量系數(shù)1.4.2 尾翼的附加質(zhì)量系數(shù)1.4.3 飛艇的附加質(zhì)量系數(shù)1.5 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)數(shù)1.6 A-01飛艇的動(dòng)力性能1.6.1 A-01 飛艇飛行動(dòng)力分析采用的原始數(shù)據(jù)1.6.2 起飛軌跡的要求1.6.3 起飛軌跡參數(shù)（動(dòng)力裝置推力矢量無(wú)控制）1.6.4 在浮力和推力矢量轉(zhuǎn)動(dòng)角為各種數(shù)值的情況下的起飛軌跡參數(shù)1.6.5 水平直線穩(wěn)定飛行時(shí)的參數(shù)1.6.6 推力矢量轉(zhuǎn)動(dòng)角為各種數(shù)值情況下的降落軌跡參數(shù)第2章 “Aerostatica-01”飛艇的結(jié)構(gòu)2.1 “Aerostatica-01”飛艇的簡(jiǎn)要介紹2.1.1 總論2.1.2 主要飛行技術(shù)性能2.1.3 質(zhì)量和重心數(shù)據(jù)、2.2 飛艇結(jié)構(gòu)及其主要系統(tǒng)的特點(diǎn)2.2.1 艇囊2.2.2 鼻錐2.2.3 尾翼2.2.4 吊艙和動(dòng)力裝置2.2.5 壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)2.2.6 飛行控制系統(tǒng)第3章 “Aerostatica-02”飛艇的結(jié)構(gòu)3.1 “Aerostatica-02”飛艇的簡(jiǎn)要介紹3.1.1 總論3.1.2 主要飛行技術(shù)指標(biāo)3.1.3 質(zhì)量和質(zhì)心數(shù)據(jù)3.2 飛艇結(jié)構(gòu)及其主要系統(tǒng)的特點(diǎn)3.2.1 艇囊3.2.2 鼻錐3.2.3 尾翼3.2.4 吊艙3.2.5 起落架3.2.6 動(dòng)力裝置3.2.7 燃料和壓艙系統(tǒng)3.2.8 壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)(空氣一氦氣系統(tǒng))3.2.9 全壓和靜壓系統(tǒng)3.2.10 電氣系統(tǒng)3.2.11 控制系統(tǒng)第4章 小型飛艇的飛行使用4.1 飛行、技術(shù)和地面操作指南4.2 地面試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)及商業(yè)使用4.3 小型飛艇飛行技術(shù)參數(shù)的比較分析第5章 小型飛艇的效率評(píng)估5.1 小型飛艇可能的應(yīng)用領(lǐng)域5.2 艇載空中偵察設(shè)備和轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的主要性能分析5.3 經(jīng)濟(jì)評(píng)估方法的主要規(guī)則5.4 小型飛艇在完成空中偵察和通信信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)時(shí)的效率符號(hào)說(shuō)明參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第1章 小型飛艇的空氣動(dòng)力性能、穩(wěn)定性及其操縱性1.1 飛艇艇身形狀的選擇最初對(duì)各種外形飛艇的參數(shù)進(jìn)行評(píng)估研究的時(shí)間是在20世紀(jì)初，即第一批空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始建造并投入使用的時(shí)期。在為風(fēng)洞試驗(yàn)選擇模型時(shí)，試驗(yàn)工作者們之前對(duì)運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)較快的海魚和鯨的輪廓進(jìn)行了研究。在此基礎(chǔ)上，決定采用“雪茄”的形狀：像兩個(gè)共軛的半橢圓的子午線輪廓，橫向截面為圓形。早期建造的所有飛艇甚至現(xiàn)在的空氣靜力飛行器的設(shè)計(jì)絕大多數(shù)都采用這種形狀。飛艇的單獨(dú)艇身模型的大量風(fēng)洞試驗(yàn)很容易確定空氣靜力飛行器的艇身實(shí)體的大部分空氣動(dòng)力性能（除迎面阻力以外）。原因在于：對(duì)于經(jīng)典外形的飛艇來(lái)說(shuō)，摩擦阻力是主要阻力，而對(duì)其數(shù)值影響最大的則是決定邊界層狀態(tài)的一些條件——雷諾數(shù)、氣流紊流度和表面粗糙度等?；谶@一原因，當(dāng)雷諾過(guò)渡常數(shù)為106～107隋況下（與真實(shí)情況差2個(gè)數(shù)量級(jí)），在風(fēng)洞中進(jìn)行的飛艇模型風(fēng)洞試驗(yàn)就無(wú)法如實(shí)地確定實(shí)體飛艇的迎面阻力。如果采用分析計(jì)算法或有限元分析法，得到的結(jié)果則會(huì)更為精確。尤其是各阻力源的部件計(jì)算法得到了成功應(yīng)用，這一方法廣泛采用平板的摩擦阻力研究數(shù)據(jù)和飛艇的各旋轉(zhuǎn)體以及單獨(dú)部分（尾翼、吊艙、索具等）的阻力試驗(yàn)研究結(jié)果。該方法估算出飛艇的迎面阻力的誤差不超過(guò)5％，但使用該方法不僅對(duì)飛行器的大型部件（艇身、尾翼、吊艙），就連小型的結(jié)構(gòu)元件（艇身設(shè)備、動(dòng)力裝置、尾翼上的各類設(shè)備等）的幾何外形信息都囊括到總阻力中，這些阻力占總阻力的比例達(dá)17％～28％。在設(shè)計(jì)初期采用空氣靜力飛行器迎面阻力的設(shè)計(jì)計(jì)算法比較適宜，該方法借助在計(jì)算圖中引用平均統(tǒng)計(jì)系數(shù)的方法可以考慮到結(jié)構(gòu)上各個(gè)小元件的阻力情況。

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《現(xiàn)代飛艇設(shè)計(jì)導(dǎo)論》由國(guó)防工業(yè)出版社出版。

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