系留气球系统概述

第1章绪论1

1.1概念特点1

1.2基本分类4

1.3发展现状5

1.3.1美国5

1.3.2中国14

1.3.3俄罗斯16

1.3.4其他国家17

1.4关键技术18

第2章总体设计20

2.1总体概念20

2.2系统组成及基本功能21

2.2.1球体结构21

2.2.2系留缆绳组件24

2.2.3功能分系统25

2.2.4地面系留设施25

2.2.5保障设备25

2.3工作原理25

2.3.1升空原理25

2.3.2工作过程26

2.4总体布局29

2.4.1主气囊和副气囊29

2.4.2尾翼30

2.4.3系留缆绳30

2.4.4拉索31

2.4.5系留点31

2.4.6任务载荷布局31

2.5总体参数32

2.5.1指标32

2.5.2平衡关系32

2.5.3重量估算32

第3章空气动力34

3.1一般概念34

3.1.1概述34

3.1.2气动力简化34

3.1.3气动力无量纲化35

3.1.4气动力线性化处理36

3.2气动力研究方法37

3.2.1气动力学特点37

3.2.2数值计算方法38

3.2.3风洞试验45

3.3气动布局设计原则47

3.3.1气动布局设计目标47

3.3.2系留气球气动部件48

3.3.3气动布局设计原则50

第4章结构材料与载荷强度53

4.1系留气球工作环境53

4.1.1温度条件54

4.1.2压力条件54

4.1.3风场条件56

4.2囊体结构与材料58

4.2.1囊体结构概述58

4.2.2载荷环境59

4.2.3囊体结构设计要求59

4.2.4囊体材料发展现状与要求60

4.3强度设计要求与方法62

4.3.1安全系数规定62

4.3.2特殊强度要求和附加系数62

4.3.3设计方法63

4.4刚度设计要求与方法64

4.4.1设计方法64

4.4.2内压选取65

第5章飞行力学66

5.1概述66

5.2坐标与方程66

5.2.1常用坐标系的定义66

5.2.2常用坐标系间的相对角度67

5.2.3常用坐标系间的转换68

5.3气球系统空中系泊动力学建模68

5.3.1气球建模68

5.3.2缆绳力学建模74

5.3.3地面锚泊设备力学模型76

5.3.4仿真示例76

5.4气球系统其他状态建模78

5.4.1近地三拉索收放78

5.4.2地面系留80

第6章测控与通信82

6.1测控系统82

6.1.1概述82

6.1.2系统设计85

6.2通信系统88

6.2.1概述88

6.2.2系统设计89

第7章配电与适航91

7.1配电系统91

7.1.1概述91

7.1.2配电模式92

7.1.3负载统计与分析93

7.1.4系统设计98

7.2适航系统100

7.2.1防撞灯100

7.2.2应答机100

第8章压力调节102

8.1压力调节的特点103

8.1.1压力调节的工作原理103

8.1.2低空气密度的影响104

8.2流量需求105

8.2.1升降过程中的空气流量105

8.2.2温度变化过程中的空气流量106

8.3系统设计107

8.3.1阀门设计107

8.3.2风机设计107

8.3.3压力采集单元设计107

8.3.4压力控制策略设计108

第9章防雷电109

9.1系留气球的雷电环境109

9.2系留气球的雷电防护109

9.2.1球体直击雷雷电防护110

9.2.2球体感应雷雷电防护113

9.2.3地面系留设施雷电防护114

第10章系留缆绳组件115

10.1概述115

10.2系留缆绳设计116

10.2.1单模光纤单元116

10.2.2高压电源线116

10.2.3抗拉件117

10.2.4泄雷层118

10.2.5护套118

10.3承力连接器设计119

10.4关键技术119

10.4.1光纤抗环境应力保护技术119

10.4.2泄雷层优化设计技术122

第11章地面系留设施123

11.1概述123

11.1.1分类123

11.1.2组成124

11.2设计原则125

11.2.1通用要求125

11.2.2“六性”设计126

11.2.3电磁兼容性设计127

11.3总体布局设计127

11.3.1确定总体结构型式127

11.3.2总体布局设计要点129

11.4主要结构部件设计131

11.4.1底盘131

11.4.2回转支承支座131

11.4.3防护方舱132

11.4.4系留塔133

11.4.5横梁及支臂134

11.4.6万向滑轮134

11.5缆绳收放装置设计134

11.6机械绞盘设计135

11.7系留锁设计136

11.8安全性分析要点136

11.8.1重量和重心136

11.8.2抗倾覆136

11.8.3抗侧滑137

11.8.4架设过程137

11.9设备运输设计138

第12章任务载荷139

12.1技术发展现状139

12.1.1雷达载荷139

12.1.2电子情报载荷和通信情报载荷141

12.1.3通信中继载荷141

12.1.4光电侦察监视载荷141

12.2发展趋势143

12.2.1雷达载荷143

12.2.2电子情报载荷和通信情报载荷143

12.2.3通信中继载荷144

12.2.4光电侦察监视载荷144

第13章飞行试验148

13.1概述148

13.2气球组装与拆收149

13.2.1气球充气组装149

13.2.2气球放气拆收152

13.3系留气球升空回收操作规程154

13.3.1升空操作规程154

13.3.2回收操作规程156

13.3.3特情处置操作规程156

13.4应急处置预案169

13.4.1总预案169

13.4.2应急组织机构及职责169

13.4.3应急处置程序171

附录174

参考文献177