平流层飞艇蒙皮最大张力与长细比关系的解析分析

摘要

本文以旋转椭球作为艇体的近似,从降低最大蒙皮张力的角度对长细比的优选问题进行了分析.首先,在体积相同和超压量相同的约束下,给出了蒙皮最大张力与长细比之间的关系曲线.结果显示,最大张力与长细比之间并非单调下降的关系,在长细比1.87处取极大值,极大点之前单调递增,极大点之后单调递减.曲线的拐点在2.96位置,拐点之后,蒙皮最大张力随长细比增大下降幅度变慢.其次,在体积、硬结构质量和最大超温相同的情况下,计算了蒙皮最大张力与长细比之间的关系曲线.发现考虑超温和长细比引起的蒙皮质量变化后,极大点位置和拐点位置均略有后移动,而且张力随长细比增大而下降的速度,随着超温增加呈递减的效果.文中的分析表明,从降低张力的收益看,长细比最好选择在拐点位置(长细比约为3)之后,适当增大长细比会有助于降低蒙皮张力,但并非越细长越好,考虑超温和长细比引起的蒙皮质量变化后,长细比增大所导致的张力降低,其收益呈递减的效果,并会付出蒙皮质量和氦气用量增加,升限和升限处的自由浮力降低的代价.