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[清华]挑战杯获奖作品:可控的多功能智能气球

2016年05月23日 17:47:08 来源: tsinghua.edu.cn 作者: 字号:TT

挑战杯获奖作品:可控的多功能智能气球

挑战杯获奖作品:可控的多功能智能气球

飞行一直是人类追逐的梦想,随着智能城市概念的提出,对空地一体化的快速信息获取技术的需要越来越急迫。目前的空中设备多为卫星、无人机、四旋翼飞行器等,而气球作为一种低耗能的飞行器材,可利用氦气提供的浮力平衡系统的重力,故仅需很小的动力即可抵消空气阻力维持其运动,拥有其他空中设备不可比拟的特点,因而成为很多研究者青睐的对象。在2015年清华大学“挑战杯”学生课外学术科技作品竞赛中,水利系苏洋、陈科迪、魏强强三位同学提出的“一种可控升降和落点范围的多功能智能气球”项目获得了一等奖,他们针对目前空白的小型可控飞行气球提供了方案,并进行了初步试验,令人印象深刻。

苏洋等三位同学的创作意图是对传统的气象气球加以改造,对其飞行进行控制,从而延长气球的使用寿命,使其可回收利用,并以此实现更多的功能。在技术原理上,他们采用脉冲控制阀门控制气球在目标高度实现近似悬停,再利用螺旋桨对气球的升降进行微调,使其维持在目标高度。此时,与四旋翼飞行器相比,螺旋桨为保持气球高程稳定所需要提供的省力仅有1/1000左右。在水平维度,气球的水平控制利用舵机与螺旋桨完成,其原理是利用舵机来调整螺旋桨的方向,从而人为控制气球的水平移动。

目前,苏洋他们设计的智能气球已经可以用来监测PM2.5含量与二氧化碳含量随高程的变化关系,并已在校内进行了航拍测试,气球的水平控制功能也仍在完善之中。未来,他们期待智能气球还可以做更多的工作,比如城市巡逻,采集高空气体样本带回地面进行精确分析,携带碘化银至高空湿气团实现精确人工降雨作业等。他们希望为气球这个原始的飞行工具增添最新的科技,带来新的活力。

[责任编辑:刘宇宏]

清华大学

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