定 价:128 元
丛书名:高分辨率对地观测前沿技术丛书 , “十三五”国家重点出版物出版规划项目
- 作者:赵海涛,陈吉安,陈务军 等 著,王礼恒 编
- 出版时间:2021/7/1
- ISBN:9787118123937
- 出 版 社:国防工业出版社
- 中图法分类:V274
- 页码:312
- 纸张:胶版纸
- 版次:1
- 开本:16开
《平流层飞艇结构》针对平流层飞艇结构的特点,分析其不同工况下所要考虑的力学状态,阐述不同类型飞艇的结构特点,探索新型平流层飞艇的设计方法。主要内容包括囊体结构的找形分析与外形优化、囊体材料的力学性能、飞艇囊体结构的流固耦合分析方法、薄膜模态分析、囊体结构应变监测、囊体结构泄漏检测与渗漏预报、长航时平流层飞艇结构、应急快响飞艇结构、滑动索膜结构设计。
《平流层飞艇结构》既可以作为浮空器相关专业的教材,也可以作为浮空器领域相关工作人员的技术参考书。
平流层飞艇一般飞行在距离地面20km的高空,依靠浮力和推力驻留在平流层高度,可作为浮空平台搭载预警雷达、光电载荷、通信设施等装备来执行侦察预警、对地观测、高空中继等任务,在军用和民用方面都具有非常重要的应用前景。
平流层飞艇结构多为软式飞艇,也有半硬式飞艇。飞艇结构的设计和分析、布局与制造是平流层飞艇的关键技术之一,很大程度上决定了飞艇的使用性能。平流层飞艇工作环境和载荷等因素决定了囊体材料必须具备较高的性能指标以满足使用需求,由囊体材料制备的气囊构成了飞艇的主要结构,其设计、分析和引申出的问题也对科研工作者提出了挑战。
本书针对囊体材料的特点,介绍了囊体结构的找形分析与外形优化、囊体材料的力学性能、飞艇囊体结构的流固耦合分析方法、薄膜模态分析、囊体结构应变监测、囊体结构泄漏检测与渗漏预报、长航时平流层飞艇结构、应急快响飞艇结构、滑动索膜结构设计等内容,对不同的飞艇结构形式进行了详细的叙述,最后从平流层飞艇未来的发展出发,对未来飞艇结构研究进行了展望。
本书第1章对平流层飞艇结构进行了概述。囊体结构本身并不能维持既定的空间形状,其几何刚度完全来自初始预应力,因此形态分析成为其设计过程中的必要环节,是第2章的主要内容。囊体材料的力学性能是结构设计分析的基础,第3章介绍了囊体材料单轴和双轴试验的特点,研究其力学行为和本构模型。飞艇的流固耦合作用不仅对其气动力以及飞行稳定性、操纵与控制特性影响较大,而且对飞艇外形保持和结构强度等也会带来一系列的问题,第4章对飞艇流固耦合效应进行研究。模态是认识结构动力学行为的基础,安装有效载荷及设备设计的前提,第5章对飞艇干模态、湿模态进行分析。飞艇结构整体和局部构造复杂性和囊体材料的非线性、加工工艺的局限性以及工作中环境的不确定性等因素造成飞艇结构的应力应变分布非常复杂,这势必给飞艇的安全飞行带来许多不确定性和不可预知的风险,为防止此类情况的再次发生,第6章建立飞艇囊体结构健康监测系统。气囊作为飞艇的主体结构,浮升气体的渗漏将直接影响飞艇的飞行与驻空能力,第7章对飞艇气囊氦气的泄漏检测及修补、渗漏量预报进行研究。长航时平流层飞艇需要驻空的时间较长,承压能力是其重要的指标,第8章对长航时平流层飞艇设计进行了论述,研究了囊体结构的变形特点和强度性能。应急快响平流层飞艇多以气球为主,可对紧急情况快速反应,第9章对应急快响平流层飞艇设计进行了论述。针对超压囊体结构承压要求高的问题,考虑采用滑动绳索包覆在囊体表面,组成滑动索膜囊体结构,达到提高囊体结构耐受压差的目的,第10章对滑动索膜结构设计进行了论述,分别研究了欧拉体形囊体、球形囊体、艇形囊体增加滑动绳索后囊体的应力分布,以及对应力分布的影响因素。第11章论述了平流层飞艇结构未来的发展。
第1章 概述
1.1 平流层飞艇的特点
1.1.1 平流层的特点
1.1.2 平流层飞艇的优点
1.2 飞艇的分类和研究现状
1.2.1 飞艇的分类
1.2.2 飞艇的研究现状
1.3 平流层飞艇结构材料特点
1.3.1 囊体材料
1.3.2 复合材料
1.3.3 绳索材料
第2章 充气膜结构找形和形态优化方法
2.1 引言
2.2 形态分析方法
2.2.1 力密度法
2.2.2 动力松弛法
2.2.3 非线性有限元法
2.3 带预置压差的节点平衡法找形分析
2.3.1 压差预置法的概念
2.3.2 节点平衡法
2.3.3 带预置压差的节点平衡法
2.3.4 验证算例
2.4 飞艇膜结构的逆向初始形态分析
2.4.1 飞艇膜结构的目标形状
2.4.2 逆向初始形态分析
2.5 飞艇索膜结构的初始形态优化设计
2.5.1 飞艇索膜结构的初始外形
2.5.2 初始形态优化过程
2.5.3 初始形态优化前后的对比
2.6 平流层飞艇外形优化设计
2.6.1 多学科优化分析
2.6.2 仿真结果与分析
第3章 囊体结构强度分析
3.1 基于单轴拉伸试验的囊体材料力学行为与本构模型
3.1.1 单轴拉伸试验方法
3.1.2 单轴拉伸力学行为及本构模型与工程常数
3.2 基于双轴拉伸试验的囊体材料力学行为与本构模型
3.2.1 双轴拉伸试验方法
3.2.2 双轴拉伸力学行为及本构模型与工程常数
3.2.3 双轴剪切测试方法
3.3 囊体撕裂力学行为与抗撕裂设计
3.3.1 单轴拉伸撕裂强度
3.3.2 双轴拉伸撕裂强度
3.3.3 撕裂强度分析方法
3.4 柔性结构计算分析方法
3.4.1 几何非线性问题
3.4.2 材料非线性与本构模型
3.4.3 褶皱
3.4.4 数值分析方法
3.5 柔性主气囊计算分析方法与结构特性
3.5.1 载荷
……
第4章 薄膜结构流固耦合分析
第5章 薄膜结构模态分析
第6章 囊体结构应变监测技术
第7章 囊体结构气密性检测与渗漏预报方法
第8章 长航时平流层飞艇
第9章 应急快响平流层飞艇设计
第10章 滑动索膜囊体结构设计
第11章 总结与展望
参考文献