臨近空間飛艇新型超壓加筋結構布局優化設計

摘 要：結合臨近空間環境特點，致力于發展低能耗、高效率的能源控制系統的目標，開展了臨近空間飛艇新型超壓加筋結構布局優化設計技術研究。本文以某型臨近空間飛艇為例，提取其中能源控制系統某一功能部件，建立南瓜形加筋結構的近似模型，并利用多學科優化軟件Isight集成Nastran對加筋結構進行布局優化設計；然后將優化結果制造加工出試驗件，進行地面原理性超壓試驗，最終對其進行了爆破試驗，試驗結果表明加筋結構的極限承載能力與爆破試驗值基本相符，誤差僅為3.3%，完全滿足工程精度要求，達到了預期目的。

關鍵詞：臨近空間；加筋結構；布局優化設計

1 引言

介于臨近空間飛艇在長時間監控偵查和通信中繼方面的卓越性能，中國、美國、歐洲、日、韓等航空強國紛紛投入巨資競相研發臨近空間飛艇。截至目前，從總體發展水平上看，國、內外臨近空間飛艇仍處于關鍵技術攻關階段。

臨近空間飛艇在駐空期間，常采用風機向副氣囊內部充入空氣，來維持內外壓差，但是考慮到平流層的運行環境相對比較苛刻，風機的工作效率將會大打折扣，從功能可行性角度來看有很大難度。如果臨近空間飛艇仍然基于常規飛艇的思路解決這個問題，必然導致飛艇能源供給緊張，增加飛艇的系統設備重量，如何解決臨近空間飛艇的能源瓶頸問題，實現較高的實用價值非常關鍵。

臨近空間飛艇新型超壓結構作為一種新的發展思路，將超壓加筋囊體作為儲能工具，實現飛艇駐空過程中的壓力調節與控制。……