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中国科学家研究变体空天飞艇 突破技术瓶颈(图)

2014年05月13日11:28    来源:中国航空报     手机看新闻

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  李晓阳提出的变体飞艇概念。

  在诸多发达国家纷纷开展临近空间可操纵浮空器的同时,一些中国的科学家们并非只在观望或者跟风,而是不墨守成规,寻找他国项目停滞不前甚至以失败告终的深层原因,从探索和建立与众不同的基础科学理论入手,大胆创新另辟蹊径。

  过往各类平流层飞艇方案难以化解或绕开的结构矛盾,大多是因为需要对抗但又无法对抗大气压力而引发。2000年,珠海新概念航空航天器有限公司[New Concept Aircraft (Zhuhai) Co., Ltd. 以下简称“珠海NCA”]的李晓阳博士,在多年研究试验的基础上提出了变体空天飞艇的创新科学理论及其实现技术,并于2005年先后获得中国和美国授予的变体空天飞艇(Transformable Airship)发明专利权。李晓阳发现,在人类现阶段科技能力条件下,巧妙利用而不是对抗大气压力,才是能否真正实现临近空间可操纵浮空器的关键所在,与众不同的变体飞艇正是沿着这个思路而创造的。

  与历史上通过改变重量来调节净静升力的各类硬式、软式和半硬式飞艇基本原理不同,李晓阳的变体飞艇是通过自适或可控改变其容积来调节净静升力,这个基本原理上的全新创造,能够化解种种相互制约、阻碍临近空间可操纵浮空器进程的技术难点。简单来说,变体飞艇是通过现有科技条件下可行的技术方法,借助大气压力使飞艇能够实现自适或可控的数十倍容积变化,利用而不是对抗大气压力,改变其净静升力和垂直向的运动,变体过程中能保持可操纵性和动升力,从而实现从地面到临近空间的三维全向可控飞行或定点悬浮。

  变体飞艇突破了临近空间可操纵浮空器必须面对的多项技术瓶颈,例如:变体飞艇利用了大气压强这个取之不尽的能源,巧妙的变体结构能够根据各个高度的大气压力,利用微压差致动来自动增大或缩小艇体体积而浮力相对不变,其变容积艇壳和轻质气体仓都无需承受压力,因此其合成艇体的总面密度极低。业内人士知道,对于作业环境周边空气密度极低的临近空间可操纵浮空器来说,艇体总面密度的大小是决定成败的关键技术指标之一。基于“改变重量来调节净静升力”飞艇原理的各类临近空间可操纵浮空器,因其艇体需要保形和承受各高度的大气压力而必须采用高密度的嚢体材料,加大嚢体材料密度又因自重增大而必须加大容积,如此恶性循环……这种状况,正是导致上述各国临近空间可操纵浮空器项目中途而废的关键原因之一。

  针对不同的应用目的和范围,变体式空天飞艇分为径向变体和纵向变体两大类型。可以说,变体式空天飞艇从根本上改变了飞艇的基本原理、构造和技术方法,开辟了人类征服临近空间的一条全新道路。

  变体式空天飞艇的具体研制过程是十分复杂的系统工程,由于没有先前的技术可以借鉴,因此每一个细节都需要创造和反复研究试验,直到得出最佳方案。巨大的工作量难不倒珠海NCA的科技人员,但这项很“烧钱”的工作却经常令大家发愁。

  与美、日平流层飞艇单个项目有数亿甚至数十亿美元的国家经费支持不同,李晓阳研制变体飞艇经费的主要来源是自筹,通过办企业,创造和制造各种航空航天科普科教器材销往世界各地来筹集科研经费。李晓阳经常不得不放下手头的科研,转战生产制造和国际商务,足迹遍布世界。这位北京航空航天大学飞机设计与应用力学专业94届工学博士告诉记者:“我和我的团队用这种模式来支撑基础科学研究和应用技创新,已经整整18年,这种模式的唯一遗憾是会拖延科研进程。”“我们并非要争什么‘世界第一’,既然我们选择了以科技工作为毕生事业,应当做一些有所创造和有利于人类科技进步的事,在平凡的劳动中找到快乐,才是支持我们不断进取的动力源泉。”李晓阳说。

  2012年,一个无法绕开的技术难题又摆到了李晓阳的面前。正是这个难题,使得本文题述的“临近空间拓荒者”近太空微型实验室得以应运而生。

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(责编:王薛婷、任丽虹)

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