28日，記者從在長(zhǎng)沙召開(kāi)的第二屆空天杯全國(guó)創(chuàng)新創(chuàng)意大賽決賽中獲悉，來(lái)自國(guó)防科技大學(xué)空天科學(xué)學(xué)院的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，在國(guó)際上首次提出了受僧帽水母生物啟發(fā)的“平流層飛艇仿生設(shè)計(jì)方法”。這一研究，有望打造能在臨近空間長(zhǎng)期駐留、穩(wěn)定運(yùn)行的平流層飛艇。

臨近空間為距地面20—100千米的空域，是跨接航空與航天的“空白地帶”，也是人類(lèi)繼陸、海、空、天之后，進(jìn)一步拓展和利用的自然環(huán)境，對(duì)催生新的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)和提升作戰(zhàn)力量具有重大戰(zhàn)略意義。

平流層飛艇是臨近空間低速飛行器中的典型代表，依靠浮升氣體提供靜升力，利用臨近空間下層的低速風(fēng)帶及較少損耗的太陽(yáng)輻照，可實(shí)現(xiàn)月、年量級(jí)的超長(zhǎng)航時(shí)區(qū)域駐留，其也被稱(chēng)為“平流層衛(wèi)星”，能廣泛應(yīng)用于偵察監(jiān)視、區(qū)域預(yù)警、環(huán)境監(jiān)測(cè)、通信中繼等軍民領(lǐng)域。不過(guò)，截至目前，世界上尚少有能長(zhǎng)期駐留、穩(wěn)定運(yùn)行的平流層飛艇。

受僧帽水母依靠浮囊體、鰾和氣腺協(xié)調(diào)控制浮力與壓力這一現(xiàn)象的啟發(fā)，國(guó)防科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)成功解決了現(xiàn)有平流層飛艇“主副氣囊”和“單囊體”技術(shù)方案中，環(huán)境熱效應(yīng)下浮力與壓力協(xié)調(diào)控制難題。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人楊躍能副教授介紹，團(tuán)隊(duì)以僧帽水母為仿生對(duì)象，以形態(tài)仿生設(shè)計(jì)了囊體氣動(dòng)外形。與常規(guī)氣動(dòng)外形相比，典型工況下可提高升阻比70%以上，增加有效載荷300—800公斤。同時(shí)，通過(guò)功能仿生首次提出了多囊體和熱調(diào)節(jié)氣囊新概念方案，解決了平流層飛艇在臨近空間中“熱脹冷縮”可能帶來(lái)的蒙皮破裂和“超重”問(wèn)題。飛行仿真試驗(yàn)和技術(shù)驗(yàn)證艇飛行試驗(yàn)表明，熱調(diào)節(jié)氣囊體積比為10%時(shí)，環(huán)境熱效應(yīng)下囊內(nèi)最大壓強(qiáng)可降低9.6%，這為浮力與壓力協(xié)調(diào)控制難題提供了有效方案。目前，該創(chuàng)新成果已申請(qǐng)國(guó)際發(fā)明專(zhuān)利1項(xiàng)、國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng)。