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氦氣飛艇的應(yīng)用及設(shè)計方案
2009-12-25 9:25:00
"希望號"飛艇設(shè)計書
一,飛艇在救災(zāi)中的作用
年初的冰雪給人民帶來的災(zāi)害才剛平息,四川的汶川大地震又在傷口上添上更為沉重的一擊.我們無法阻止災(zāi)難的發(fā)生,但是我們有能力減少災(zāi)害帶來的傷害.只有不斷發(fā)展完善救災(zāi)體系,裝備有效的救災(zāi)工具,才能在災(zāi)害發(fā)生時,快速有效的應(yīng)對.接踵而至的兩次重大災(zāi)害,使得探索研發(fā)新式交通運輸救災(zāi)工具的責(zé)任和使命更加緊迫.
在汶川大地震發(fā)生后,一場生死大救援瞬時展開.但在與災(zāi)害的頑強(qiáng)斗爭中,我們遇到了抗震救災(zāi)中最嚴(yán)重的瓶頸問題——災(zāi)區(qū)地形險峻,道路中斷,氣候條件惡劣,給救援運輸帶來了異常的困難.
地震發(fā)生后,災(zāi)區(qū)道路被山體滑坡嚴(yán)重堵塞或已遭地震沖擊波破壞,運輸車輛和大型挖掘機(jī)械無法前行,救援遇到了極大的困難,交通問題嚴(yán)重威脅著災(zāi)區(qū)人民的生命安全.在年初的冰雪災(zāi)害中,同樣也是因為交通問題,給救災(zāi)帶來了極大的困難,大量的人員和物資滯留途中.直升機(jī)和大型運輸機(jī)對氣候條件要求很高,需要場地起降,而且運輸能力及其有限,救災(zāi)作用受到各方面條件的嚴(yán)重制約.
災(zāi)害發(fā)生后,在救援中反映出我國的交通運輸體系存在著一定的不足:交通過于依賴公路,鐵路,機(jī)場等基礎(chǔ)設(shè)施,受自然條件影響較大,缺乏互補(bǔ)性, 一旦依賴的條件被毀,必將制約我們在自然災(zāi)害,戰(zhàn)爭等突發(fā)事件中的緊急行動.我們必須設(shè)法改善我國的交通運輸體系,以減少自然災(zāi)害或戰(zhàn)爭造成的嚴(yán)重困難和損失.
救災(zāi)呼喚新的交通工具.有沒有一種可以飛越地理障礙,有效載荷更大,功能更多,更安全,更經(jīng)濟(jì),運動自由度更大的運輸方式
答案是肯定的,那就是新型氦氣飛艇.為中國救援隊而設(shè)計的救災(zāi)專用設(shè)備"希望號"根據(jù)時代的需要應(yīng)運而生了.
二,"希望號"的具體設(shè)計
1,硬式艇囊
"希望號"的外形由剛性骨架保持,外罩由特殊材料形成外蒙布或由輕金屬皮包圍保持飛艇的整個形狀;在艇體骨架內(nèi)放置一系列密封的浮升氣體小氣囊.動力裝置,操作系統(tǒng),乘客和機(jī)組的艙室設(shè)置在飛艇剛性骨架的主結(jié)構(gòu)上.不管艇囊充氣與否,飛艇的外部形狀保持不變.
艇囊蒙皮采用智能納米材料結(jié)構(gòu).該機(jī)構(gòu)結(jié)合了納米復(fù)合材料輕質(zhì),強(qiáng)度高等特點,還具有智能材料的自診斷,自修復(fù)及自適應(yīng)能力.智能表層(Smart Skin,也稱智能蒙皮)是航空航天領(lǐng)域重點研究內(nèi)容之一它是將各種傳感器,驅(qū)動器集成在飛行器的表層中.其功能為:使飛行器自動檢測并自動適應(yīng)周圍環(huán)境的變化.另外,對于材料表面及內(nèi)部的損傷,缺陷,噪聲和振動等,智能表層具有自診斷,自修復(fù)和自適應(yīng)的功能.
由主體材料,傳感元件,驅(qū)動元件,控制系統(tǒng)組成的智能材料結(jié)構(gòu),其作用已由結(jié)構(gòu)用途為主逐步向多功能,智能化方向發(fā)展,是賦予結(jié)構(gòu)健康自診斷,環(huán)境自適應(yīng)和損傷自愈合功能的一類仿生結(jié)構(gòu)系統(tǒng).從解剖學(xué)的角度來看,智能材料結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個由骨骼,神經(jīng),肌肉和大腦組成的系統(tǒng).其中,主體材料相當(dāng)于人體的骨骼,它的作用與一般的材料結(jié)構(gòu)相同,例如承受載荷等.而融于主體材料中的傳感元件相當(dāng)于神經(jīng)系統(tǒng),驅(qū)動元件相當(dāng)于人體的肌肉,處理和控制系統(tǒng)可視為人的大腦.
國內(nèi)南京航空航天大學(xué),重慶大學(xué),華中理工大學(xué),哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的研究中也取得許多成果,如自適應(yīng)復(fù)合材料,光纖智能結(jié)構(gòu)的自診斷,自修復(fù),利用聲發(fā)射技術(shù)和小波分析,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對損傷進(jìn)行定位等.其中,南京航空航天大學(xué)智能材料與結(jié)構(gòu)研究所研制的強(qiáng)度自診斷自適應(yīng)智能復(fù)合材料結(jié)構(gòu),將光纖傳感器,壓電傳感器等埋入大型復(fù)合材料試驗件,實現(xiàn)了多種損傷的在線自診斷及自適應(yīng),達(dá)到了國際先進(jìn)水平,部分成果屬國際首創(chuàng).
將光纖網(wǎng)絡(luò)埋入飛艇表層中,形成的光纖智能表層,使用光纖智能表層的飛艇具有如下優(yōu)點:
(1)通過監(jiān)測復(fù)合材料表層的成型過程,可以提高材料的性能和可靠性,并可降低制造成本;
(2)起飛前可以自動進(jìn)行對機(jī)身構(gòu)件及表層性能的評估,以確定能否飛行:
(3)在飛行過程中,可以自動實時監(jiān)測飛機(jī)受到的氣動參數(shù),應(yīng)變以及溫度變化等;
(4)在飛行工作過程中,可以監(jiān)測飛機(jī)結(jié)構(gòu)的損傷狀況,并為飛行員提供參考;
(5)著陸后,可以利用智能表層系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)對飛機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)完整性評估以及必要的維修.
運用埋植技術(shù)把裝有化學(xué)藥品的空心纖維埋植在聚合物基體中,當(dāng)材料受到外部的碰撞時,材料內(nèi)部應(yīng)力改變而產(chǎn)生裂紋,這種空心纖維破裂后釋放出粘連劑以修補(bǔ)裂紋.S R White等報道了一種新型的可自修復(fù)的聚合物基復(fù)合材料,將環(huán)戊二烯二聚體包裹在脲醛樹脂制成的微膠囊里,和Grubbs催化劑一起分散在環(huán)氧基體中,當(dāng)材料產(chǎn)生裂縫時,微膠囊破裂,環(huán)戊二烯二聚體由于裂縫產(chǎn)生的毛細(xì)管虹吸作用迅速滲入銀紋,碰到Grubbs催化劑產(chǎn)生交聯(lián)聚合以達(dá)到修復(fù)的目的.實驗測試表明,這種復(fù)合材料有75%的修復(fù)率.該體系將埋植技術(shù),微膠囊技術(shù),烯烴聚合,高分子多組分體系等有機(jī)地結(jié)合在一起,達(dá)到材料深層自修復(fù)的目的.
2,矢量推進(jìn)系統(tǒng)
飛艇的推進(jìn)系統(tǒng)為飛艇做浮空飛行提供前飛動力,并為輔助系統(tǒng)提供動力(操作系統(tǒng)等).飛艇的推進(jìn)系統(tǒng)一般包括:能源,原動力(發(fā)電機(jī))和推進(jìn)飛艇的推進(jìn)器(螺旋槳,風(fēng)扇等).
"希望號"采用氫氣作為能源.氫氣既產(chǎn)生浮力,又能在渦輪推進(jìn)器中燃燒提供動力.氫氣產(chǎn)生單位熱量所需的質(zhì)量輕,用氫氣作燃料的飛艇起飛重量和燃料的重量減少,但是燃料的體積增大了,這明顯降低了升阻比,然而當(dāng)油性燃料供應(yīng)不足時,氫氣將成為飛艇的有效能源.
"希望號"采用矢量推進(jìn)設(shè)計.發(fā)動機(jī)直接推動螺旋槳,在推進(jìn)器矢量旋轉(zhuǎn)時,發(fā)動機(jī)可直接驅(qū)動螺旋槳.通過調(diào)節(jié)動力和矢量角度實現(xiàn)任何較弱風(fēng)力的情況下都能垂直起降或懸停,并且確保有足夠的向前推力分量來維持地面位置.
3,混合設(shè)計
傳統(tǒng)飛艇是一個具有起飛和著陸功能的簡單車輛,但在實踐中,空氣動力對低速和高速控制來說都是必要的.傳統(tǒng)飛艇依靠其氣囊外形的變化或矢量推進(jìn)增加動態(tài)升力,但其結(jié)構(gòu)和有效載荷卻主要由靜升力運載.因而,傳統(tǒng)飛艇對勝利的控制變化幅度不能超過矢量推力所能提供的升力.傳統(tǒng)飛艇在地面易受風(fēng)的影響,并且裝載和卸載都很困難.
"希望號"采用空氣動力混合設(shè)計,兼有輕于空氣和重于空氣飛行器的特點.與傳統(tǒng)飛艇相比,它的優(yōu)勢在于,它在著陸和裝載階段更易于操作,有效載荷更大."希望號"在傳統(tǒng)飛艇的機(jī)身上安裝了一對副翼,它的一部分升力是空氣動力產(chǎn)生的.矢量螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)與飛艇的結(jié)合是多升力源混合飛艇概念的一種,它利用飛艇的空氣靜升力來平衡結(jié)構(gòu)重量和載荷,而利用螺旋槳提供的垂直動力來承載一部分有效載荷,保持了垂直起降能力的優(yōu)勢.
4,著陸系統(tǒng)
1),伸縮式液壓萬向起落架
"希望號"采用伸縮式液壓萬向起落架,可以在不平整的場地垂直起降,滿足救災(zāi)環(huán)境的需要.
2),艙蓋式登機(jī)梯
"希望號"的登機(jī)梯設(shè)計在艇體腹部,其結(jié)構(gòu)為一個可以旋轉(zhuǎn)的艙蓋.根據(jù)地形的不同,旋轉(zhuǎn)角度也不同.登機(jī)梯上設(shè)有皮帶傳送裝置,可以快捷的裝卸物資和運送受傷人員.
5,標(biāo)志設(shè)計和機(jī)身涂裝
該標(biāo)志為中國空中救援隊標(biāo)志."紅心中國"是這次汶川地震,全國人民心連心,團(tuán)結(jié)一致,熱愛祖國的象征,是救援的精神支柱.紅心中鑲有兩只心形的緊緊相握的手,象征關(guān)愛和救援.藍(lán)色象征空中就援,若為地面救援可替換為綠色.在標(biāo)志右方加以漢字和英文說明.
艇身涂裝的主體為綠絲帶,輔以"中國救援"標(biāo)志和飛艇型號標(biāo)志"希望號".綠絲帶也是汶川地震的一個標(biāo)志,象征了全國人民萬眾一心,一方有難,八方支援的崇高精神.
三,"希望號"氦氣飛艇在救災(zāi)中可以發(fā)揮以下重大作用.
遙感遙測與指揮所作用.由于災(zāi)情瞬息萬變,救災(zāi)方案也必須實時變化.當(dāng)受災(zāi)地區(qū)天氣惡劣的情況下,飛機(jī),衛(wèi)星就不能及時得到清晰的遙感圖像,而飛艇可以在云層底下長時間地巡航,在安裝高分辨率照相機(jī)和遙感設(shè)備等之后,可以全天候 24小時監(jiān)控受災(zāi)地區(qū),并快速得出遙感圖像,為抗震救災(zāi)指揮提供連續(xù),系統(tǒng),全面的第一手災(zāi)區(qū)監(jiān)測資料,供決策參考.當(dāng)然也可以在飛艇上開設(shè)指揮所,實施現(xiàn)場指揮,這樣比徒步視察的效率要高出許多.
環(huán)境氣象監(jiān)測,確保空運空投.災(zāi)情發(fā)生后,飛艇可以立即飛赴災(zāi)區(qū)上空,利用自身配置的氣象雷達(dá)與氣象監(jiān)測設(shè)備,實現(xiàn)對災(zāi)區(qū)數(shù)百平方公里氣象環(huán)境條件的應(yīng)急機(jī)動監(jiān)測,隨時為空運和空投提供非常及時的氣象信息,大幅度提高空運空投的效率和安全性.
輸送救援人員和物資,搜索和轉(zhuǎn)移傷病員.汶川地震救援中出動了100多架直升機(jī),為搶救傷員發(fā)揮了重要作用.但直升機(jī)運力較小,受氣候影響較大,對裝載,著陸點的條件要求比較高,油料消耗也很大,僅能搶救一些重傷病員,運送一些輕型的救援設(shè)備.相比之下,"希望號"飛艇的有效載荷大,可以取代將近十架容量10多人的直升機(jī),也就是說一架可運送100人的飛艇飛行一次.飛艇不但效率非常高,而且比較穩(wěn)定,傷員所受顛簸影響很小.飛艇還不受地理條件的約束,只要風(fēng)力不大,它可以到達(dá)災(zāi)區(qū)上空的任何地域,并能夠懸停在離地面很近的地方,這樣飛艇就可以繞開中斷的道路,冒著暴雨向各個受災(zāi)點運送救援人員,淡水,醫(yī)療藥品,以及工程機(jī)械等大型的救災(zāi)設(shè)備,并及時撤出受災(zāi)群眾,從而減少傷亡和損失.飛艇還可以長時間懸空作業(yè),全天24小時搜索受災(zāi)群眾,這是直升機(jī)在時間上,空間上無法做到的.
通信中繼作用.在汶川大地震中,大面積通信中斷,車載機(jī)動通信臺站長時間進(jìn)不了災(zāi)區(qū),難以恢復(fù)通信."希望號"在配置通信中繼設(shè)備后,通信機(jī)動覆蓋面積大(一般達(dá)數(shù)萬平方公里),通信頻道寬,效能高,它可在災(zāi)害發(fā)生的第一時間到達(dá)災(zāi)區(qū)上空,立即打通災(zāi)區(qū)和外界的通信聯(lián)絡(luò).通信順暢對安定民心,穩(wěn)定秩序,確保抗震救災(zāi)的順利實施可發(fā)揮非常重要的作用.
流動醫(yī)院與災(zāi)后防疫.飛艇的體積比較大,飛行比較穩(wěn)定,可以直接搭設(shè)手術(shù)臺等醫(yī)療設(shè)備,充當(dāng)流動醫(yī)院,盡可能地爭得搶救生命的時間.地震后的防疫工作也是相當(dāng)緊迫的,疫情隨時可能發(fā)生.利用飛艇,可快速,高效地對災(zāi)區(qū)進(jìn)行大面積噴灑消毒,還可以及時輸送防疫人員實時監(jiān)控災(zāi)區(qū)疫情和水源污染情況等.
四,三視圖及其參數(shù)
長:64米
寬:36米
高:14米
飛行時速:0～250公里/小時
飛行高度:0～8000米
最大巡航距離:6000公里
有效載荷:10,000千克
五,效果圖
參考文獻(xiàn):
1.《飛艇技術(shù)概論》 甘曉華 郭穎 國防工業(yè)出版社 2005年5月第一版
2.《飛艇技術(shù)》 [英] G.A.庫利 J.D. 吉勒特著 科學(xué)出版社 2008年1月第一版
一,飛艇在救災(zāi)中的作用
年初的冰雪給人民帶來的災(zāi)害才剛平息,四川的汶川大地震又在傷口上添上更為沉重的一擊.我們無法阻止災(zāi)難的發(fā)生,但是我們有能力減少災(zāi)害帶來的傷害.只有不斷發(fā)展完善救災(zāi)體系,裝備有效的救災(zāi)工具,才能在災(zāi)害發(fā)生時,快速有效的應(yīng)對.接踵而至的兩次重大災(zāi)害,使得探索研發(fā)新式交通運輸救災(zāi)工具的責(zé)任和使命更加緊迫.
在汶川大地震發(fā)生后,一場生死大救援瞬時展開.但在與災(zāi)害的頑強(qiáng)斗爭中,我們遇到了抗震救災(zāi)中最嚴(yán)重的瓶頸問題——災(zāi)區(qū)地形險峻,道路中斷,氣候條件惡劣,給救援運輸帶來了異常的困難.
地震發(fā)生后,災(zāi)區(qū)道路被山體滑坡嚴(yán)重堵塞或已遭地震沖擊波破壞,運輸車輛和大型挖掘機(jī)械無法前行,救援遇到了極大的困難,交通問題嚴(yán)重威脅著災(zāi)區(qū)人民的生命安全.在年初的冰雪災(zāi)害中,同樣也是因為交通問題,給救災(zāi)帶來了極大的困難,大量的人員和物資滯留途中.直升機(jī)和大型運輸機(jī)對氣候條件要求很高,需要場地起降,而且運輸能力及其有限,救災(zāi)作用受到各方面條件的嚴(yán)重制約.
災(zāi)害發(fā)生后,在救援中反映出我國的交通運輸體系存在著一定的不足:交通過于依賴公路,鐵路,機(jī)場等基礎(chǔ)設(shè)施,受自然條件影響較大,缺乏互補(bǔ)性, 一旦依賴的條件被毀,必將制約我們在自然災(zāi)害,戰(zhàn)爭等突發(fā)事件中的緊急行動.我們必須設(shè)法改善我國的交通運輸體系,以減少自然災(zāi)害或戰(zhàn)爭造成的嚴(yán)重困難和損失.
救災(zāi)呼喚新的交通工具.有沒有一種可以飛越地理障礙,有效載荷更大,功能更多,更安全,更經(jīng)濟(jì),運動自由度更大的運輸方式
答案是肯定的,那就是新型氦氣飛艇.為中國救援隊而設(shè)計的救災(zāi)專用設(shè)備"希望號"根據(jù)時代的需要應(yīng)運而生了.
二,"希望號"的具體設(shè)計
1,硬式艇囊
"希望號"的外形由剛性骨架保持,外罩由特殊材料形成外蒙布或由輕金屬皮包圍保持飛艇的整個形狀;在艇體骨架內(nèi)放置一系列密封的浮升氣體小氣囊.動力裝置,操作系統(tǒng),乘客和機(jī)組的艙室設(shè)置在飛艇剛性骨架的主結(jié)構(gòu)上.不管艇囊充氣與否,飛艇的外部形狀保持不變.
艇囊蒙皮采用智能納米材料結(jié)構(gòu).該機(jī)構(gòu)結(jié)合了納米復(fù)合材料輕質(zhì),強(qiáng)度高等特點,還具有智能材料的自診斷,自修復(fù)及自適應(yīng)能力.智能表層(Smart Skin,也稱智能蒙皮)是航空航天領(lǐng)域重點研究內(nèi)容之一它是將各種傳感器,驅(qū)動器集成在飛行器的表層中.其功能為:使飛行器自動檢測并自動適應(yīng)周圍環(huán)境的變化.另外,對于材料表面及內(nèi)部的損傷,缺陷,噪聲和振動等,智能表層具有自診斷,自修復(fù)和自適應(yīng)的功能.
由主體材料,傳感元件,驅(qū)動元件,控制系統(tǒng)組成的智能材料結(jié)構(gòu),其作用已由結(jié)構(gòu)用途為主逐步向多功能,智能化方向發(fā)展,是賦予結(jié)構(gòu)健康自診斷,環(huán)境自適應(yīng)和損傷自愈合功能的一類仿生結(jié)構(gòu)系統(tǒng).從解剖學(xué)的角度來看,智能材料結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個由骨骼,神經(jīng),肌肉和大腦組成的系統(tǒng).其中,主體材料相當(dāng)于人體的骨骼,它的作用與一般的材料結(jié)構(gòu)相同,例如承受載荷等.而融于主體材料中的傳感元件相當(dāng)于神經(jīng)系統(tǒng),驅(qū)動元件相當(dāng)于人體的肌肉,處理和控制系統(tǒng)可視為人的大腦.
國內(nèi)南京航空航天大學(xué),重慶大學(xué),華中理工大學(xué),哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的研究中也取得許多成果,如自適應(yīng)復(fù)合材料,光纖智能結(jié)構(gòu)的自診斷,自修復(fù),利用聲發(fā)射技術(shù)和小波分析,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對損傷進(jìn)行定位等.其中,南京航空航天大學(xué)智能材料與結(jié)構(gòu)研究所研制的強(qiáng)度自診斷自適應(yīng)智能復(fù)合材料結(jié)構(gòu),將光纖傳感器,壓電傳感器等埋入大型復(fù)合材料試驗件,實現(xiàn)了多種損傷的在線自診斷及自適應(yīng),達(dá)到了國際先進(jìn)水平,部分成果屬國際首創(chuàng).
將光纖網(wǎng)絡(luò)埋入飛艇表層中,形成的光纖智能表層,使用光纖智能表層的飛艇具有如下優(yōu)點:
(1)通過監(jiān)測復(fù)合材料表層的成型過程,可以提高材料的性能和可靠性,并可降低制造成本;
(2)起飛前可以自動進(jìn)行對機(jī)身構(gòu)件及表層性能的評估,以確定能否飛行:
(3)在飛行過程中,可以自動實時監(jiān)測飛機(jī)受到的氣動參數(shù),應(yīng)變以及溫度變化等;
(4)在飛行工作過程中,可以監(jiān)測飛機(jī)結(jié)構(gòu)的損傷狀況,并為飛行員提供參考;
(5)著陸后,可以利用智能表層系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)對飛機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)完整性評估以及必要的維修.
運用埋植技術(shù)把裝有化學(xué)藥品的空心纖維埋植在聚合物基體中,當(dāng)材料受到外部的碰撞時,材料內(nèi)部應(yīng)力改變而產(chǎn)生裂紋,這種空心纖維破裂后釋放出粘連劑以修補(bǔ)裂紋.S R White等報道了一種新型的可自修復(fù)的聚合物基復(fù)合材料,將環(huán)戊二烯二聚體包裹在脲醛樹脂制成的微膠囊里,和Grubbs催化劑一起分散在環(huán)氧基體中,當(dāng)材料產(chǎn)生裂縫時,微膠囊破裂,環(huán)戊二烯二聚體由于裂縫產(chǎn)生的毛細(xì)管虹吸作用迅速滲入銀紋,碰到Grubbs催化劑產(chǎn)生交聯(lián)聚合以達(dá)到修復(fù)的目的.實驗測試表明,這種復(fù)合材料有75%的修復(fù)率.該體系將埋植技術(shù),微膠囊技術(shù),烯烴聚合,高分子多組分體系等有機(jī)地結(jié)合在一起,達(dá)到材料深層自修復(fù)的目的.
2,矢量推進(jìn)系統(tǒng)
飛艇的推進(jìn)系統(tǒng)為飛艇做浮空飛行提供前飛動力,并為輔助系統(tǒng)提供動力(操作系統(tǒng)等).飛艇的推進(jìn)系統(tǒng)一般包括:能源,原動力(發(fā)電機(jī))和推進(jìn)飛艇的推進(jìn)器(螺旋槳,風(fēng)扇等).
"希望號"采用氫氣作為能源.氫氣既產(chǎn)生浮力,又能在渦輪推進(jìn)器中燃燒提供動力.氫氣產(chǎn)生單位熱量所需的質(zhì)量輕,用氫氣作燃料的飛艇起飛重量和燃料的重量減少,但是燃料的體積增大了,這明顯降低了升阻比,然而當(dāng)油性燃料供應(yīng)不足時,氫氣將成為飛艇的有效能源.
"希望號"采用矢量推進(jìn)設(shè)計.發(fā)動機(jī)直接推動螺旋槳,在推進(jìn)器矢量旋轉(zhuǎn)時,發(fā)動機(jī)可直接驅(qū)動螺旋槳.通過調(diào)節(jié)動力和矢量角度實現(xiàn)任何較弱風(fēng)力的情況下都能垂直起降或懸停,并且確保有足夠的向前推力分量來維持地面位置.
3,混合設(shè)計
傳統(tǒng)飛艇是一個具有起飛和著陸功能的簡單車輛,但在實踐中,空氣動力對低速和高速控制來說都是必要的.傳統(tǒng)飛艇依靠其氣囊外形的變化或矢量推進(jìn)增加動態(tài)升力,但其結(jié)構(gòu)和有效載荷卻主要由靜升力運載.因而,傳統(tǒng)飛艇對勝利的控制變化幅度不能超過矢量推力所能提供的升力.傳統(tǒng)飛艇在地面易受風(fēng)的影響,并且裝載和卸載都很困難.
"希望號"采用空氣動力混合設(shè)計,兼有輕于空氣和重于空氣飛行器的特點.與傳統(tǒng)飛艇相比,它的優(yōu)勢在于,它在著陸和裝載階段更易于操作,有效載荷更大."希望號"在傳統(tǒng)飛艇的機(jī)身上安裝了一對副翼,它的一部分升力是空氣動力產(chǎn)生的.矢量螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)與飛艇的結(jié)合是多升力源混合飛艇概念的一種,它利用飛艇的空氣靜升力來平衡結(jié)構(gòu)重量和載荷,而利用螺旋槳提供的垂直動力來承載一部分有效載荷,保持了垂直起降能力的優(yōu)勢.
4,著陸系統(tǒng)
1),伸縮式液壓萬向起落架
"希望號"采用伸縮式液壓萬向起落架,可以在不平整的場地垂直起降,滿足救災(zāi)環(huán)境的需要.
2),艙蓋式登機(jī)梯
"希望號"的登機(jī)梯設(shè)計在艇體腹部,其結(jié)構(gòu)為一個可以旋轉(zhuǎn)的艙蓋.根據(jù)地形的不同,旋轉(zhuǎn)角度也不同.登機(jī)梯上設(shè)有皮帶傳送裝置,可以快捷的裝卸物資和運送受傷人員.
5,標(biāo)志設(shè)計和機(jī)身涂裝
該標(biāo)志為中國空中救援隊標(biāo)志."紅心中國"是這次汶川地震,全國人民心連心,團(tuán)結(jié)一致,熱愛祖國的象征,是救援的精神支柱.紅心中鑲有兩只心形的緊緊相握的手,象征關(guān)愛和救援.藍(lán)色象征空中就援,若為地面救援可替換為綠色.在標(biāo)志右方加以漢字和英文說明.
艇身涂裝的主體為綠絲帶,輔以"中國救援"標(biāo)志和飛艇型號標(biāo)志"希望號".綠絲帶也是汶川地震的一個標(biāo)志,象征了全國人民萬眾一心,一方有難,八方支援的崇高精神.
三,"希望號"氦氣飛艇在救災(zāi)中可以發(fā)揮以下重大作用.
遙感遙測與指揮所作用.由于災(zāi)情瞬息萬變,救災(zāi)方案也必須實時變化.當(dāng)受災(zāi)地區(qū)天氣惡劣的情況下,飛機(jī),衛(wèi)星就不能及時得到清晰的遙感圖像,而飛艇可以在云層底下長時間地巡航,在安裝高分辨率照相機(jī)和遙感設(shè)備等之后,可以全天候 24小時監(jiān)控受災(zāi)地區(qū),并快速得出遙感圖像,為抗震救災(zāi)指揮提供連續(xù),系統(tǒng),全面的第一手災(zāi)區(qū)監(jiān)測資料,供決策參考.當(dāng)然也可以在飛艇上開設(shè)指揮所,實施現(xiàn)場指揮,這樣比徒步視察的效率要高出許多.
環(huán)境氣象監(jiān)測,確保空運空投.災(zāi)情發(fā)生后,飛艇可以立即飛赴災(zāi)區(qū)上空,利用自身配置的氣象雷達(dá)與氣象監(jiān)測設(shè)備,實現(xiàn)對災(zāi)區(qū)數(shù)百平方公里氣象環(huán)境條件的應(yīng)急機(jī)動監(jiān)測,隨時為空運和空投提供非常及時的氣象信息,大幅度提高空運空投的效率和安全性.
輸送救援人員和物資,搜索和轉(zhuǎn)移傷病員.汶川地震救援中出動了100多架直升機(jī),為搶救傷員發(fā)揮了重要作用.但直升機(jī)運力較小,受氣候影響較大,對裝載,著陸點的條件要求比較高,油料消耗也很大,僅能搶救一些重傷病員,運送一些輕型的救援設(shè)備.相比之下,"希望號"飛艇的有效載荷大,可以取代將近十架容量10多人的直升機(jī),也就是說一架可運送100人的飛艇飛行一次.飛艇不但效率非常高,而且比較穩(wěn)定,傷員所受顛簸影響很小.飛艇還不受地理條件的約束,只要風(fēng)力不大,它可以到達(dá)災(zāi)區(qū)上空的任何地域,并能夠懸停在離地面很近的地方,這樣飛艇就可以繞開中斷的道路,冒著暴雨向各個受災(zāi)點運送救援人員,淡水,醫(yī)療藥品,以及工程機(jī)械等大型的救災(zāi)設(shè)備,并及時撤出受災(zāi)群眾,從而減少傷亡和損失.飛艇還可以長時間懸空作業(yè),全天24小時搜索受災(zāi)群眾,這是直升機(jī)在時間上,空間上無法做到的.
通信中繼作用.在汶川大地震中,大面積通信中斷,車載機(jī)動通信臺站長時間進(jìn)不了災(zāi)區(qū),難以恢復(fù)通信."希望號"在配置通信中繼設(shè)備后,通信機(jī)動覆蓋面積大(一般達(dá)數(shù)萬平方公里),通信頻道寬,效能高,它可在災(zāi)害發(fā)生的第一時間到達(dá)災(zāi)區(qū)上空,立即打通災(zāi)區(qū)和外界的通信聯(lián)絡(luò).通信順暢對安定民心,穩(wěn)定秩序,確保抗震救災(zāi)的順利實施可發(fā)揮非常重要的作用.
流動醫(yī)院與災(zāi)后防疫.飛艇的體積比較大,飛行比較穩(wěn)定,可以直接搭設(shè)手術(shù)臺等醫(yī)療設(shè)備,充當(dāng)流動醫(yī)院,盡可能地爭得搶救生命的時間.地震后的防疫工作也是相當(dāng)緊迫的,疫情隨時可能發(fā)生.利用飛艇,可快速,高效地對災(zāi)區(qū)進(jìn)行大面積噴灑消毒,還可以及時輸送防疫人員實時監(jiān)控災(zāi)區(qū)疫情和水源污染情況等.
四,三視圖及其參數(shù)
長:64米
寬:36米
高:14米
飛行時速:0～250公里/小時
飛行高度:0～8000米
最大巡航距離:6000公里
有效載荷:10,000千克
五,效果圖
參考文獻(xiàn):
1.《飛艇技術(shù)概論》 甘曉華 郭穎 國防工業(yè)出版社 2005年5月第一版
2.《飛艇技術(shù)》 [英] G.A.庫利 J.D. 吉勒特著 科學(xué)出版社 2008年1月第一版
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