定向平飘探空气球系列实验记录
ddomax2019/07/04航空技术电子技术 IP:四川

2019.7.3 第一次发布


飞行过程

路径:重庆→四川→重庆→湖北→湖南

飞行时间(到通信中断前):10小时35分钟

飞行路程(到通信中断前):445公里

飞行位移(到通信中断前):309.94公里



升力结构

填充气体:氦气

地面充气总体积:(0.79±0.03)m³

地面球柄举力:(630±30)g

平飘球柄举力:(400±50)g

使用气球:100g、30g、30g共3个乳胶气球


电子系统

载荷:PCB 1块、18650低温电池2颗、微型电磁阀2个、微型气泵2个、433MHz软胶棒天线1根

通信方式:433MHz LoRa半双工通信

发射功率:上行和下行均为30dBm

回传参数:气压数据、GPS数据、温度数据、惯导数据(此次飞行未安装该模块)

连续工作时间(受电量限制,非信标模式):>28小时


飞行控制

方向控制方式:利用夏季对流层顶部到平流层中部的风向变化,通过改变高度间接改变方向

高度控制方式:熔断气球、可控放液、可控泄气


总结

第一个平飘阶段取得完全成功,通过熔断和泄气放液进行定高,向预定方向飞行约100km。进入第二次爬升阶段后,由于低温环境,泄气和放液机构部分失效,未成功退出爬升。最终到达30g气球的爆破高度,转为不受控地缓慢下降。在309km的距离上,由于地球曲率影响,通信中断。高度下降前双向通信正常,速率2.4kbps。


其它

从5月28日的晚上提出想法,到这次试验,短短1个月的时间,又恰逢期末考试月,时间可谓极度短缺。这间接导致这次试验用的系统仍然十分简陋且不稳定。最后要感谢前室友的大力支持,大量关键工作都由他完成。


附录

飞行轨迹

image.png

传回的最后一包数据

image.png

装置照片,此时只挂了主气球,两个30g小球还没挂上:

1562240925498.jpg

地面接收

image.png


[修改于 4年9个月前 - 2019/07/09 22:45:50]

来自:航空航天 / 航空技术电子信息 / 电子技术
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13
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~~空空如也
ddomax 作者
4年9个月前 修改于 4年9个月前 IP:四川
860689
引用虎哥发表于1楼的内容
厉害,已经很成功了。液体要用酒精之类低熔点化合物,上天之前整个装置放冰箱里面做-40℃低温试验。用的...

嗯,低温是最大的问题。液体是1,2-丙二醇和水按6:4混合得到的共晶混合物。之前用干冰进行过试验,阀门结冰的问题在地面已经被发现,但这次时间有限,放完第二天就回成都考试,没能采取措施(只用变色硅胶进行了一晚上干燥)。锂电池卖家提供了-40℃的放电曲线,且位于无线模块上方,根据温度回读,几乎没低于0℃。不过气象用泡盐水充电的镁电池是真的。在高空低气压带来的热交换降低很明显,之前飞到24000米的时候,同一块板子冰火两重天。试下来稍稍有发热的元件,基本都是散热问题。


功率刚补进贴子,30dBm

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ddomax作者
4年9个月前 IP:四川
860692
引用zx-16533发表于4楼的内容
滋磁一下感觉应该带个摄像头啥的23332.4k的速率应该能用20秒传回一张超高压的jpeg了似乎这种...

下次就加图传。想要靠气球直接悬停,双层球可以做到,有新闻报道。@探空气球,他们单位的华一气球。

我需要实时控制高度来调节方向,主要目的是点对点长距离飞行。

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ddomax作者
4年9个月前 IP:四川
860699
引用虎哥发表于6楼的内容
不需要放业放气直接悬停?什么原理,要么带动力,要么带压缩机还差不多。六七十年代确实有远距离空飘侦察气...

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/h/152/20190417/XXXXXXXXXml

淘宝有卖,不清楚原理,买回来就是两个球套在一起

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ddomax作者
4年9个月前 修改于 4年9个月前 IP:四川
860845

通过改进悬停控制方式,下一次放飞将采用30g自重的气象气球作为载具,力争将起飞质量降低到200g以下,即地面充气体积小于0.2m³。这将使探空气球的体积远小于一般的气象气球,而与常见的娱乐用途的系留气球体积相当。此外还将尝试误差半径小于10公里的落点控制。预计平飘的总里程将大于700km。新的硬件已经开工制作,根据目前ECMWF的高空风流预报,一周内会有较好放飞时机。

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