Введение
Глава 1. Аналитическое исследование проблем и классификаций воздушно-газовых систем аэростатических летательных аппаратов 17
1.1 Роль и место воздушно – газовой системы в дирижаблях 17
1.2 Классификации аэростатических летательных аппаратов по типу воздушно – газовой системы 18
1.2.1 Открытые и закрытые воздушно-газовые системы 20
1.2.2 Баллонетные и безбаллонетные воздушно-газовые системы 24
1.2.3 Воздушно-газовые системы с различными типами подъемного газа 27
1.2.3.1 Общая характеристика подъемных газов 27
1.2.3.2 Гелий 28
1.2.3.3 Флегматизированный водород 31
1.3 Функциональные возможности воздушно-газовой системы дирижаблей жесткого типа нового поколения 3 3
1.3.1 Общая характеристика функциональных возможностей воздушно-газовой системы дирижаблей жесткого типа нового поколения 33
1.3.2 Управление аэростатической подъемной силой и обеспечение безопасности полета дирижабля жесткого типа нового поколения 35
1.3.3 Анализ возможных технических решений противообледени тельной системы корпуса дирижабля жесткого типа нового поколения 35
1.3.4 Использование воздушно-газовой системы в качестве воздушно-балластной системы высокого давления 38
1.4 Выводы по 1 главе 40
Глава 2. Разработка методики проектирования и экспериментальные исследования параметров воздушно-газовой системы дирижабля нового поколения 42
2.1 Разработка методики проектирования геометрических и физических параметров воздушно-газовой системы дирижабля 42
2.1.1 Учет неоднородности изменения давления и температуры газов с подъемом на высоту 43
2.1.2 Расчет изменения объема газа в дирижабле с учетом термоди
намического процесса в элементах воздушно-газовой системы 46
2.1.3 Общая потребная площадь основных элементов воздушно газовой системы дирижабля 48
2.2 Расчетный блок «Аэростатика» как составная часть программного комплекса формирования облика дирижабля 49
2.3 Определение основных параметров воздушно-газовой системы ди рижабля в зависимости от его объема, высоты полета, скороподъемности и типа несущего газа 53
2.3.1 Определение параметров воздушной системы 53
2.3.2 Определение параметров газовой системы 2.4 Сравнительная оценка параметров воздушно-газовой системы, рассчитанных по ранее используемой и усовершенствованной методикам 58
2.5 Выводы по 2 главе 59
Глава 3. Разработка и оценка эффективности воздушно-тепловой противообледенительной системы дирижабля жесткого типа нового поколения 60
3.1 Разработка методики оценки энергетических затрат, необходимых для эффективной работы противообледенительной системы дирижабля жесткого типа нового поколения 60
3.1.1 Математические модели вычислительной термо- и газодинами ки для аналитического и численного теплового расчета противообледени тельной системы корпуса дирижабля 62
3.1.2 Оценка доли площади поверхности дирижабля, закрываемой снегом за малый интервал времени 64
3.1.3 Методика оценки теплового потока, направленного на плав ление снега 65
3.2 Расчетное исследование основных параметров противообледени тельной системы корпуса дирижабля 66
3.2.1 Исходные данные 66
3.2.2 Численный метод на адаптивной сетке 67
3.2.3 Расчет теплового потока, уносимого с поверхности дирижабля, в осесимметричной постановке задачи при заданной температуре поверхности и скорости окружающего воздуха 68
3.2.3.1 Постановка граничных условий 70
3.2.3.2 Результаты численного моделирования ветрового обдува корпуса дирижабля 70
3.2.3.3 Оценка теплового потока, направленного на плавление снега 72
3.2.3.4 Выбор формулы для расчета коэффициента теплоотдачи от стенки дирижабля, пригодной для оперативных расчетов дирижаблей различных размерностей и с различным способом подачи тепла 73
3.2.3.5 Определение минимальной и максимальной тепловых мощностей с учетом выпадения снега на минимальную площадь и максималь 4
ную площадь дирижабля 74
3.2.4 Численное моделирование выпадения снега на корпус дирижабля 78
3.2.5 Исследование вариантов системы обогревы корпуса дирижабля
3.2.5.1 Способ подачи теплого воздуха снизу в зазор между внешней оболочкой и газовыми отсеками 80
3.2.5.2 Способ подачи теплого воздуха в нижний объем корпуса дирижабля 85
3.2.5.3 Способ подачи теплого воздуха в верхнюю часть оболочки дирижабля 86
3.2.6 Оценка потребной суммарной тепловой мощности для работы лучшего варианта противообледенительной системы дирижабля 92
3.3 Схемные решения воздушно – тепловой противообледенительной системы корпуса дирижабля жесткого типа 92
3.4 Выводы по 3 главе 95
Глава 4. Оценка возможности использования воздушно-газовой системы дирижабля в качестве воздушно-балластной системы высокого давления 97
4.1 Принцип работы воздушно-балластной системы высокого давления 97
4.2 Оценка массовой эффективности воздушно-балластной системы высокого давления с использованием уравнения Лапласа 99
4.3 Оценка массовой эффективности балластных емкостей высокого давления, выполненных из различных материалов 101
4.4 Выводы по 4 главе 102
Заключение 103
Список сокращений 105
Список литературы
