平流层飞艇蒙皮材料的研究.pdf

航天返回与遥感第28卷第1期
SPACECRAFTRECOVERY&REMIESENSING2007年03月

平流层飞艇蒙皮材料的研究

顾正铭

(北京空间机电研究所，北京100076)

摘要文章介绍了飞艇蒙皮材料的组成与选择，并对当前平流层飞艇研制中有关材料方面的某些问
题，如飞艇主结构层材料的组成与特性、飞艇内外气囊材料的膜材、纤维的配置织法、主结构纤维的涂层前
工艺、飞艇气囊膜片的连接等方面进行了分析与介绍。以供在研制平流层飞艇的膜材时作参考0
关键词平流层飞艇材料研制

ResearchofStratosphericAirships’SkinMaterial

GuZhengming

(BeijingInstituteofSpaceMechanics＆Electricity，Beijing100076)

AbstractThisreportintroducestheconstituteandchoiceofstratosphericairships’skinmaterial，andanalyzes

someproblemsaboutmaterialinthecouEseofstratosphericairships’study，suchastheconstituteandcharacteristicOfthe
mainstructurelayer’Smaterialofstratosphericairships，themembraneoftheairship’Sballonets，knittingofthefiber，

thecoatingprocessofthemainstructurefiberandtheconnectionoftheairship’sballonetsmembraneslices．Whenthe

membraneofstratosphericairshipsisstudied，thisreportcalbereferredto、

KeyWordsStratosphericAirshipsMaterialMembraneresearch

性能最佳、耐侯性最好的轻质材料。否则无法研制
1概述实用的平流层飞艇。众所周知，同样的有效载荷的
低空艇就不需要做得很大，而平流层飞艇却要做得
平流层飞艇是随着科学技术不断发展起来的一很大。因为，处在相同内外压差条件下的飞艇，大直
种新型近空间多功能飞行平台。它不同于飞行在航径的飞艇迫使飞艇要有足够高强度的材料支持。况
空层中的飞机、低空飞艇，也不同于工作在低轨道上且平流层上的昼夜温差、高辐射、高臭氧的特殊复杂
的卫星，它有非常广泛军事及民用价值，是集高空观环境要求，更增加了研制平流层飞艇蒙皮材料的难
察、通信于一体的新颖的通用航天器平台。因而广度。
受各国科学工作者青睐。文章将对研制平流层飞艇中感兴趣的，涉及到
由于平流层飞艇不是低空飞艇，在研制的许多有关材料的问题予以阐述。
概念上，如工作环境、蒙皮材料、能源、动力推进等关
键技术上都是截然不同于低空飞艇，许多方面临着2浮升气体对艇体材料的影响
极大的挑战。其中最首要的问题是飞艇的材料。平
流层飞艇的蒙皮材料必须采用高强度、阻氦气渗漏飞艇是利用轻于空气的气体为介质的浮空器。
轻于空气的气体很多，如甲烷、氮气、氢气、氦气、甚
收稿日期：~2OO6—09—12

顾正铭：平流层飞艇蒙皮材料的研究63

至经过加热的空气。但要作为平流层飞艇的浮升气
体，从目前来看主要是氢气与氦气，平流层飞艇设计3‘平流层飞艇的材料
工作高度，一般是在18～24km左右，由于在该高度
的空气密度仅为地面的l／l4。因此，即使携带较少3．1对平流层飞艇的材料要求
的有效载荷也需要制作很大体积的飞艇，才能胜任。不管使用的浮升气体是氢气或氦气，由于飞艇
飞艇选择何种轻质气体作为浮升气体是重要的。是工作在平流层特殊的环境中，因此对平流层飞艇
1937年兴登堡D—L129飞艇在美国新泽西州莱克蒙皮材料都有如下要求。
赫斯特基地着陆时着火爆炸，30多人罹难。之后，1)强度要高，因为材料强度取决于飞艇的体积，
氢气己退出应用于飞艇的历史舞台，美国联邦航空平流层飞艇蒙皮材料的强度应大于5000N／5em～
管理局也禁止使用氢气作为飞艇的浮力气体。但如6500N／5cm，(按200m级，数十万立方米容积的飞
今科技的发展，浮升气体的用途越来越广，量也越来艇，内外压差为3％，安全系数约为1．3—1．7)；
越大。因此，许多学者重新提出使用氢气作为飞艇2)质量要轻，,200g／m2—300~m2，如果过高的材
的浮升气体。应当考虑到，平流层飞艇必竞不是载料面密度使飞艇的净浮力极大的丧失，难以升到平
人的，况且在出现兴