РАСЧЕТ И АНАЛИЗ ЛЁТНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДИРИЖАБЛЯ НА СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ, ФУНКЦИОНИРУЮЩЕГО В СРЕДНИХ И ТРОПИЧЕСКИХ ШИРОТАХ

© В.Н.Титоренко
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2017 г.

Представлены результаты расчёта и анализа летно-технических характеристик (ЛТХ) высотного дирижабля на солнечной энергии, функционирующего в средних и тропических широтах. Ключевой летно-технической характеристикой дирижабля на солнечной энергии является продолжительность полета. В данной работе для дирижабля на солнечной энергии за продолжительность полета принимался временной период непрерывного управляемого полета дирижабля и одновременного функционирования бортовой полезной нагрузки.

Расчеты ЛТХ дирижабля на солнечной энергии проведены с помощью численной модели бортовой энергоустановки высотного дирижабля, включающей 4D численные модели солнечных и ветровых характеристик. Расчетные исследования ЛТХ дирижабля проводились для нескольких районов функционирования в средних и тропических широтах. Основными исходными данными при проведении расчетов являлись: крейсерская высота полета - 20 км; курсовой угол полета дирижабля - полет против ветра и курсового угла полета - полет соответствующий максимальной суточной энергии солнечной батареи дирижабля; период полета - с 1 января по 31 декабря. При проведении расчетов рассматривались влияние на продолжительность полета дирижабля нескольких вариантов энергопотребления полезной нагрузки в дневной и ночной период времени.

Анализ результатов расчетов показал, что годовые вариации приходящей солнечной энергии и ветровых характеристик являются основными параметрами, влияющими на продолжительность полета высотного дирижабля на солнечной энергии. Результаты расчетов и анализа годовой продолжительности полета дирижабля на солнечной энергии показывают, что в тропических широтах годовая продолжительность полета дирижабля может быть существенно ограничена ветровыми нагрузками. В средних широтах на годовую продолжительность полета дирижабля влияет сочетание годовых вариаций приходящей солнечной энергии и ветровых характеристик.

Проведенный расчет и анализ ЛТХ дирижабля на солнечной энергии базируется на численных моделях содержащих алгоритмы с более высоким разрешением ключевых характеристик окружающей среды, что позволяет сделать более обоснованные оценки потенциальных возможности реализации дирижаблей на солнечной энергии.

Из анализа результатов расчета ЛТХ дирижабля на солнечной энергии, функционирующего в средних и тропических широтах следует, что реализация годовой продолжительности полета высотных дирижаблей на солнечной энергии, функционирующих в пространственно-временных координатах РФ, будет сложной технической задачей. Решение задачи годовой продолжительности полета в условиях РФ потребует кардинально новых подходов концептуально-обликовой реализации дирижабля на солнечной энергии.

Литература

1. Титоренко В.Н. Нестационарная численная модель окружающей среды в приложении концептуально-обликовых исследований высотных летательных аппаратов большой продолжительности полета, Труды ЦАГИ, вып. 2747 стр.16-31 , 2015.

2. Титоренко В.Н. Методика расчета энергии, приходящей на дирижабль с силовой установкой на солнечной энергии, Труды ЦАГИ, вып. 2682 стр.39-47 , 2009.

3. Титоренко В.Н. Особенности компоновки и облик дирижабля с силовой установкой на солнечной энергии, Труды ЦАГИ, вып. 2682 стр.21-29 , 2009.