定 價:128 元
叢書名:高分辨率對地觀測前沿技術叢書 , “十三五”國家重點出版物出版規(guī)劃項目
- 作者:趙海濤,陳吉安,陳務軍 等 著,王禮恒 編
- 出版時間:2021/7/1
- ISBN:9787118123937
- 出 版 社:國防工業(yè)出版社
- 中圖法分類:V274
- 頁碼:312
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《平流層飛艇結構》針對平流層飛艇結構的特點,分析其不同工況下所要考慮的力學狀態(tài),闡述不同類型飛艇的結構特點,探索新型平流層飛艇的設計方法。主要內容包括囊體結構的找形分析與外形優(yōu)化、囊體材料的力學性能、飛艇囊體結構的流固耦合分析方法、薄膜模態(tài)分析、囊體結構應變監(jiān)測、囊體結構泄漏檢測與滲漏預報、長航時平流層飛艇結構、應急快響飛艇結構、滑動索膜結構設計。
《平流層飛艇結構》既可以作為浮空器相關專業(yè)的教材,也可以作為浮空器領域相關工作人員的技術參考書。
平流層飛艇一般飛行在距離地面20km的高空,依靠浮力和推力駐留在平流層高度,可作為浮空平臺搭載預警雷達、光電載荷、通信設施等裝備來執(zhí)行偵察預警、對地觀測、高空中繼等任務,在軍用和民用方面都具有非常重要的應用前景。
平流層飛艇結構多為軟式飛艇,也有半硬式飛艇。飛艇結構的設計和分析、布局與制造是平流層飛艇的關鍵技術之一,很大程度上決定了飛艇的使用性能。平流層飛艇工作環(huán)境和載荷等因素決定了囊體材料必須具備較高的性能指標以滿足使用需求,由囊體材料制備的氣囊構成了飛艇的主要結構,其設計、分析和引申出的問題也對科研工作者提出了挑戰(zhàn)。
本書針對囊體材料的特點,介紹了囊體結構的找形分析與外形優(yōu)化、囊體材料的力學性能、飛艇囊體結構的流固耦合分析方法、薄膜模態(tài)分析、囊體結構應變監(jiān)測、囊體結構泄漏檢測與滲漏預報、長航時平流層飛艇結構、應急快響飛艇結構、滑動索膜結構設計等內容,對不同的飛艇結構形式進行了詳細的敘述,最后從平流層飛艇未來的發(fā)展出發(fā),對未來飛艇結構研究進行了展望。
本書第1章對平流層飛艇結構進行了概述。囊體結構本身并不能維持既定的空間形狀,其幾何剛度完全來自初始預應力,因此形態(tài)分析成為其設計過程中的必要環(huán)節(jié),是第2章的主要內容。囊體材料的力學性能是結構設計分析的基礎,第3章介紹了囊體材料單軸和雙軸試驗的特點,研究其力學行為和本構模型。飛艇的流固耦合作用不僅對其氣動力以及飛行穩(wěn)定性、操縱與控制特性影響較大,而且對飛艇外形保持和結構強度等也會帶來一系列的問題,第4章對飛艇流固耦合效應進行研究。模態(tài)是認識結構動力學行為的基礎,安裝有效載荷及設備設計的前提,第5章對飛艇干模態(tài)、濕模態(tài)進行分析。飛艇結構整體和局部構造復雜性和囊體材料的非線性、加工工藝的局限性以及工作中環(huán)境的不確定性等因素造成飛艇結構的應力應變分布非常復雜,這勢必給飛艇的安全飛行帶來許多不確定性和不可預知的風險,為防止此類情況的再次發(fā)生,第6章建立飛艇囊體結構健康監(jiān)測系統(tǒng)。氣囊作為飛艇的主體結構,浮升氣體的滲漏將直接影響飛艇的飛行與駐空能力,第7章對飛艇氣囊氦氣的泄漏檢測及修補、滲漏量預報進行研究。長航時平流層飛艇需要駐空的時間較長,承壓能力是其重要的指標,第8章對長航時平流層飛艇設計進行了論述,研究了囊體結構的變形特點和強度性能。應急快響平流層飛艇多以氣球為主,可對緊急情況快速反應,第9章對應急快響平流層飛艇設計進行了論述。針對超壓囊體結構承壓要求高的問題,考慮采用滑動繩索包覆在囊體表面,組成滑動索膜囊體結構,達到提高囊體結構耐受壓差的目的,第10章對滑動索膜結構設計進行了論述,分別研究了歐拉體形囊體、球形囊體、艇形囊體增加滑動繩索后囊體的應力分布,以及對應力分布的影響因素。第11章論述了平流層飛艇結構未來的發(fā)展。
第1章 概述
1.1 平流層飛艇的特點
1.1.1 平流層的特點
1.1.2 平流層飛艇的優(yōu)點
1.2 飛艇的分類和研究現(xiàn)狀
1.2.1 飛艇的分類
1.2.2 飛艇的研究現(xiàn)狀
1.3 平流層飛艇結構材料特點
1.3.1 囊體材料
1.3.2 復合材料
1.3.3 繩索材料
第2章 充氣膜結構找形和形態(tài)優(yōu)化方法
2.1 引言
2.2 形態(tài)分析方法
2.2.1 力密度法
2.2.2 動力松弛法
2.2.3 非線性有限元法
2.3 帶預置壓差的節(jié)點平衡法找形分析
2.3.1 壓差預置法的概念
2.3.2 節(jié)點平衡法
2.3.3 帶預置壓差的節(jié)點平衡法
2.3.4 驗證算例
2.4 飛艇膜結構的逆向初始形態(tài)分析
2.4.1 飛艇膜結構的目標形狀
2.4.2 逆向初始形態(tài)分析
2.5 飛艇索膜結構的初始形態(tài)優(yōu)化設計
2.5.1 飛艇索膜結構的初始外形
2.5.2 初始形態(tài)優(yōu)化過程
2.5.3 初始形態(tài)優(yōu)化前后的對比
2.6 平流層飛艇外形優(yōu)化設計
2.6.1 多學科優(yōu)化分析
2.6.2 仿真結果與分析
第3章 囊體結構強度分析
3.1 基于單軸拉伸試驗的囊體材料力學行為與本構模型
3.1.1 單軸拉伸試驗方法
3.1.2 單軸拉伸力學行為及本構模型與工程常數(shù)
3.2 基于雙軸拉伸試驗的囊體材料力學行為與本構模型
3.2.1 雙軸拉伸試驗方法
3.2.2 雙軸拉伸力學行為及本構模型與工程常數(shù)
3.2.3 雙軸剪切測試方法
3.3 囊體撕裂力學行為與抗撕裂設計
3.3.1 單軸拉伸撕裂強度
3.3.2 雙軸拉伸撕裂強度
3.3.3 撕裂強度分析方法
3.4 柔性結構計算分析方法
3.4.1 幾何非線性問題
3.4.2 材料非線性與本構模型
3.4.3 褶皺
3.4.4 數(shù)值分析方法
3.5 柔性主氣囊計算分析方法與結構特性
3.5.1 載荷
……
第4章 薄膜結構流固耦合分析
第5章 薄膜結構模態(tài)分析
第6章 囊體結構應變監(jiān)測技術
第7章 囊體結構氣密性檢測與滲漏預報方法
第8章 長航時平流層飛艇
第9章 應急快響平流層飛艇設計
第10章 滑動索膜囊體結構設計
第11章 總結與展望
參考文獻