平流层飞艇热力学验证温度测量方法研究

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1、摇2013年12月宇航计测技术Dec.,2013第33卷摇第6期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementVol.33,No.6試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試文章编号:1000-7202(2013)06-0036-06摇摇摇摇中图分类号:P423.6摇摇文献标识码:A平流层飞艇热力学验证温度测量方法研究黄宛宁摇才晶晶摇周江华(中国科学院光电研究院,北京100094)摇摇摘摇要摇平流层飞艇的热力学分析是平流层飞艇关键技术之一。

2、针对热力学分析的工程验证及模型完善,提出了适合于平流层飞艇的艇囊内气体及囊体表面的温度测量方法,包括采集点的分布,传感器的选型,数据传输和处理及数据准确性评价等。经过两次平流层飞艇的缩比飞行试验,对比同艇发放的探空仪采集的温度数据,验证了该方法测量到的数据的准确性。摇摇关键词摇平流层摇飞艇摇热力学摇温度测量摇传感器ResearchofStratosphericAirshipTemperatureMeasurementforThermodynamicsDemonstrationHUANGWan鄄ning摇CAIJing鄄jing摇Z

3、HOUJiang鄄hua(AcademyofOpto鄄electronics,ChineseAcademyofsciences,Beijing10094)摇摇Abstract摇Theanalysisofthestratosphericairship爷sthermodynamicsmodelisanimportanttechni鄄caldirectionoftheresearchofthekeytechnologiesofthestratosphericairship.Accordingtotheengi鄄neeringverifi

4、cationandimprovementofthermodynamicmodel,thesuitablemethodforstratosphericair鄄ship忆sinsideairtemperaturemeasurement,includingthedistributionofthesensor,sensorselection,datatransmissionandprocessing,etcisputforward.Aftertwoflighttest,contrastwithtemperaturedataoftheboa

5、tbythedropsondewhichwasbindonthehulloftheairship,thismethodverifiedtheaccuracyofthedataofairtemperature.摇摇Keywords摇Stratosphere摇Airship摇Thermodynamics摇Temperaturemeasurement摇Sensor1摇引摇言艇在升空和返回的过程中,要经历不同的热环境,大气的压强、密度、温度等参数随着高度的变化会有大在平流层飞艇的设计领域,内部气体的温度测幅度的改变,使气囊内气体的温度、体

6、积、压力产生量对设计和操作飞艇来说都非常重要,这是因为飞变化,从而引起浮力和质心的变化。在定点过程中,艇的浮力在很大程度上取决于内部气体和外部空气太阳的辐射和环境温度、风速等参数的昼夜变化,也的温度差,通常称为“超热冶或“超冷冶。而平流层飞会对气体产生非常可观的影响,从而影响飞艇的定收稿日期:2013-02-28,修回日期:2013-04-22基金项目:中国科学院知识创新重大项目(o080202A01Y)作者简介:黄宛宁(1980-),男,工程师,硕士,主要研究方向:基于浮空器平台的遥测遥控,测量控制,数据采集与处理,载荷应用等。

7、摇第6期摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇平流层飞艇热力学验证温度测量方法研究·37·点和飞行控制。因此,研究平流层浮空器的热特性,图1中给出了飞艇温度测试点的详细分布。在并在此基础上进行有效的热设计与热控制是平流层不铺设太阳能电池的情况下,飞艇纵向的温度差别飞艇技术中的关键问题之一。不大,所以选取靠近中心点的三个典型位置,这三个针对飞艇的热力学模型建模仿真和计算,国内位置的轴向半径比较大,便于进行布点,其测量的结[1,2]外学者都进行了大量的研究,但由于平流层飞果也更加接近于蒙皮或氦气的平均温度。铺设在蒙艇目前尚有一些关键技术亟待解决和

8、突破,真正能皮上的每个传感器上都覆盖一层蒙皮材料,来隔绝够进入平流层原理验证的仅有少数几家,而且飞行辐射的影响。另外,环境条件比如外界大气温度、压时间较短,对热力学模型没有进行充分的工程验证。力、风速、热辐射通量等都需要测量。本文针对热力学分析验证