某对流层飞艇尾翼设计技术研究论文_玉曜瑜,周雷,郑军喜,熊伟

摘要：文章以某对流层飞艇研制为背景，开展尾翼设计技术研究，结合国内、外飞艇设计经验，通过载荷及设计准则，结构方案设计，强度计算，生产制造，强度试验，装艇试飞等步骤，最终完成某对流层飞艇尾翼的正向开发设计，该研究成果对同类产品研制具有一定的指导和借鉴意义。

关键词：对流层飞艇尾翼正向开发

1 引言

随着结构设计及材料技术的发展，飞艇长航时、低使用成本的优点使其在载人观光、预警、通信、物探等领域具有独特优势，世界各国再次掀起飞艇研制热潮。飞艇体积巨大、飞行速度低，决定了其尾翼面积大、载荷密度小的特点，同时因尾翼至飞艇重心距离大（6000立方级中型飞艇尾翼至飞艇重心的距离约30米），飞艇的平衡对尾翼重量十分敏感，如尾翼超重较大则很难通过飞艇布置重新配平，致使飞艇无法达到预期的总体性能要求。

本文以某型对流层飞艇研制为背景，开展尾翼设计技术研究。该型为软式中型飞艇，X形尾翼布局，可搭载多种任务设备。

2 载荷及设计准则

参照FAA P-8110-2 Airship Design Criteria（飞艇设计准则）及本型号强度刚度设计准则、载荷计算，软式结构安全系数f=4.0，复合材料和金属结构安全系数取f=1.5。在尾翼设计中，安定面和方向舵采用静强度设计，张线接头采用破损安全设计，张线为“多裕度”设计。尾翼的主要载荷是对流层的风载和飞艇的气动载荷。在遭遇突风和操纵时的最大载荷为11571N，其分布分别为B7分布和B8分布，见图1、图2。

3 结构方案设计

根据飞艇尾翼面积大、载荷密度小的特点及其轻质要求，尾翼结构设计首要解决的是尾翼轻质要求与大外形尺寸下保持必要刚度之间的矛盾。为此，尾翼采用硬式骨架+软式蒙布的结构形式。硬骨架采用类桁架式梁、肋结构，梁、肋立柱和斜撑采用PMI泡沫加强筋以增加其刚度。软蒙布采用一层航空平纹绸、一层热塑膜，在保证气动外形和承载能力的前提下大大减轻了重量。尾翼骨架结构形式见图3。尾翼设计重量面密度为2.8kg/m2。尾翼安定面根部通过软约束与气囊连接，中部通过张线与气囊及相邻尾翼连接，见图4。