9032米!祝贺!我国创“极目一号”浮空艇大气科学观测世界纪录
5月15日凌晨1点26分,我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4300米的科考营地顺利升空,4点40分达到9032米超过珠峰高度,创造浮空艇大气科学观测世界纪录,直击升空过程。
浮空艇原理
浮空艇是利用气囊内充以密度比空气小的浮升气体(有氢气或氦气)借以产生浮力使飞艇升空。其原理就是利用一组风扇向围裙中充入高压空气,高压空气给浮空艇的底部一个向上的压力,把浮空艇托起来,使气垫艇底部与地面分离,气垫艇底部与地面就没有摩擦力,然后利用另一组风扇产生推力,推动浮空艇高速前进。
根据工作原理的不同,浮空器可分为飞艇、系留气球和热气球等。浮空艇自带动力系统,可以自
电影行飞行。此外浮空艇分有人和无人两类,也有拴系和未拴系之别。
而我国的“极目一号”Ⅲ型浮空艇属于无人驾驶拴系类型。其有一个黑色的电缆,控制整个气球的升降和驻空。电缆里面还有2根供电线,给整个载荷供电。
浮空艇一般从结构上看,可分为三种类型:硬式飞艇、半硬式飞艇和软式飞艇。现代飞艇一般都是软式飞艇,要保持它们的外形,只能是通过气囊中氦气压力来实现,其主要组成部分有:气囊、辅助气囊、吊舱、推进装置、尾翼等。
浮空艇的气囊是一种多层复合囊体材料,它由特殊的高分子复合材料做成,包含承力织物层、耐候层、阻气层、粘接层等,该材料不仅质量轻,而且强度高,不易变形,并且有很好的柔韧性和气密性。
浮空艇优点是相对于飞机来说最大的优势就是它具有保持无与伦比的滞空时间。飞机以小时为计算单位,而飞艇则是以天来计算。飞艇被飞机取代的主要原因有两个:高昂的造价和过低的速度。
飞艇的价格一般依据其外形尺寸的大小而不同,例如一个 40 米长的小型软式飞艇的价格约为 200 万美元。
飞艇(浮空艇)案例
案例一、二十世纪二十年代,一艘意大利制造的半硬式飞艇从挪威前往阿拉斯加的途中穿过了北极点,这是人类历史上第一架到达北极点的飞行器。
案例二、1957 年 3 月,美国一艘 ZPG -2 型软式飞艇在一次飞行中创造了连续飞行 264.2 小时的世界记录,其总里程长达 15,200 公里。
案例三、1937年5月6日,德国柏林运输公司的商用飞艇“兴登堡”号跨越大西洋来到美国。飞艇准备在新泽西州莱克赫斯特海军航空总站上空着陆时,突然发生大火,仅仅几十秒后,整个飞艇便在大火中焚毁。10秒钟之内,艇身大部分着火,34秒钟后,巨大的“兴登堡号”就成了地上的一团火球。人们眼睁睁地看着700万立方英尺(约20万立方米)的氢气囊被烈焰吞没,燃着的骨架落地跌得粉碎。这就是著名的“兴登堡”飞艇陨落记。
“极目一号”浮空艇研制过程
“极目一号”浮空艇,它的体积是2300立方米,内部上层装有1400公斤氦气,中间隔开,下层是空气。随着它的高度增加,通过排除下面部分的空气,调节整个浮空艇的压差在安全的范围内。浮空艇的表面积将近2000平方米,是用复合织物材料做成的,可以耐零下70度的低温。
空天院自主研发三款系留浮空器,三款浮空器体积从小到大,驻空高度由低到高,系统复杂和技术难度也逐渐递增。包括:“极目一号”、“极目二号”、“极目三号”。
2019年1月22日5点29分,在西藏林芝鲁朗地区,“极目一号”升空2819米,抵达海拔6204米,这是中国科学家创造的“浮空艇”高空观测最高纪录。2019年5月23日凌晨6点01分,极目一号成功创造了升空到海拔7003米高空科学观测的世界纪录。
2022年5月15日凌晨1点26分,中国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇(浮空艇体积9060立方米,总重量约2.625吨,地面锚泊车重90吨)。从海拔4270米的科考营地顺利升空,4点40分达到9032米,超过珠峰8848.86米的高度183.14米,创造浮空艇大气科学观测世界纪录。
“极目一号”浮空艇研发意义
2022年4月28日,“巅峰使命”珠峰科考浮空艇综合科考团队(由64名队员,由中科院青藏高原研究所、空天信息创新研究院和长春光机所组成)将全面开启珠峰科考。将利用“极目一号”Ⅲ型浮空艇搭载的观测仪器,展开高空大气环境的综合测试。主要用于同步记录从地表到9000米高空的大气组分数据和水汽传输过程等,这对研究西风如何影响青藏高原环境变化具有重要作用。浮空艇观测将为揭示“亚洲水塔”水的来源,提供关键科学数据,也为全球变暖背景下青藏高原水—生态—人类活动链式变化应对策略的提出,提供重要科学依据。
据介绍,这次“极目一号”III型浮空艇挑战观测高度海拔9032米,创造了世界记录,主要攻克了三大难点:
首先、9000米海拔低温低压高风速环境条件下对系留浮空艇平台系统的可靠性提出严苛要求;
其次、本次系留浮空艇的艇体材料,是一种由中国自主研发轻质低密度高强抗辐射的复合织物材料,在珠穆朗玛峰地区严苛的环境条件下应用尚属首次,具有重大的科学研究和工程应用意义;
第三、海拔9000米高度的复杂电磁环境、低温低气压高风速的环境条件的系留浮空艇的艇体、控制系统、能源系统以及锚泊系统的稳定性都提出巨大考验。
结束语:5月15日凌晨,科考队员们克服了高寒缺氧,昼夜连续观测,当浮空艇升空高度超过海拔9000米时,科考队员们高呼:“我们成功了!”“极目一号”浮空艇创造了大气科学观测世界新纪录,9032米!在这里恭喜“巅峰使命”珠峰科考浮空艇综合科考团队。
参考资料[1] 我国自主研发的系留浮空器成功挑战海拔7000米高空探测世界纪录.人民网 [引用日期2019-05-23][2] 我国“极目一号”浮空艇成功创造高空科学观测世界纪录.新浪网 [引用日期2019-05-23][3] “极目一号”浮空艇挑战海拔6000米 探索“亚洲水塔”水汽来源.环球网 [引用日期2019-05-23][4] “巅峰使命”珠峰科考全面启动,“极目一号”Ⅲ型浮空艇将亮相测试大气环境.湘湘带你看社会 [引用日期2022-04-28][5] 9032米!我国科学家创造浮空艇大气科学观测世界纪录.央视新闻客户端 [引用日期2022-05-15]
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