我研發出仿“僧帽水母”平流層飛艇

28日，記者從在長沙召開的第二屆空天杯全國創新創意大賽決賽中獲悉，來自國防科技大學空天科學學院的創新團隊，在國際上首次提出了受僧帽水母生物啟發的“平流層飛艇仿生設計方法”。這一研究，有望打造能在臨近空間長期駐留、穩定運行的平流層飛艇。

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”，也是人類繼陸、海、空、天之后，進一步拓展和利用的自然環境，對催生新的經濟產業和提升作戰力量具有重大戰略意義。

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帶及較少損耗的太陽輻照，可實現月、年量級的超長航時區域駐留，其也被稱為“平流層衛星”，能廣泛應用于偵察監視、區域預警、環境監測、通信中繼等軍民領域。不過，截至目前，世界上尚少有能長期駐留、穩定運行的平流層飛艇。

受僧帽水母依靠浮囊體、鰾和氣腺協調控制浮力與壓力這一現象的啟發，國防科技大學團隊成功解決了現有平流層飛艇“主副氣囊”和“單囊體”技術方案中，環境熱效應下浮力與壓力協調控制難題。

項目負責人楊躍能副教授介紹，團隊以僧帽水母為仿生對象，以形態仿生設計了囊體氣動外形。與常規氣動外形相比，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，通過功能仿生首次提出了多囊體和熱調節氣囊新概念方案，解決了平流層飛艇在臨近空間中“熱脹冷縮”可能帶來的蒙皮破裂和“超重”問題。飛行仿真試驗和技術驗證艇飛行試驗表明，熱調節氣囊體積比為10%時，環境熱效應下囊內最大壓強可降低9.6%，這為浮力與壓力協調控制難題提供了有效方案。目前，該創新成果已申請國際發明專利1項、國家發明專利3項。