楊希祥，朱炳杰，鄧小龍，麻震宇

國防科技大學 空天科學學院，長沙 410073

臨近空間(一般指距地面20～100 km高度范圍)是跨接傳統(tǒng)航空與航天的重要戰(zhàn)略空間[1]。臨近空間飛行器是指在臨近空間范圍運行并執(zhí)行特定任務的飛行器，根據(jù)飛行高度和速度特征，可分為低速和高速兩大類[2]。

平流層飛艇是典型的低速臨近空間飛行器，利用20 km高度附近風速較小的有利條件，依靠浮力升空和駐留，采用太陽電池和儲能電池構成循環(huán)能源系統(tǒng)，采用電機驅(qū)動螺旋槳抗風，可實現(xiàn)月量級的區(qū)域超長航時駐留，對以衛(wèi)星為代表的傳統(tǒng)空間平臺形成強有力補充，也被形象的稱為“平流層衛(wèi)星”，在對地觀測、通信廣播、移動互聯(lián)網(wǎng)、防災減災、高空科學試驗等領域具有巨大應用潛力[1,3]。

早在20世紀70年代，美國就開展了平流層飛艇概念、技術可行性和應用研究論證[4]。20世紀90年代末，伴隨人類對平流層環(huán)境認識的深化和囊體材料、太陽電池、高空推進技術等水平提升，國際上掀起平流層飛艇研究的熱潮，圍繞關鍵技術攻關和飛行驗證試驗，美日歐等先后實施了高空飛艇(HAA)[5]、高空哨兵(HiSentinel)[6]、傳感器結構一體化飛艇(ISIS)、平流層平臺(SPF)、高空長航時飛艇(HALE)、平流層巴士(Stratobus)等項目[7]，其中，法國的Stratobus是目前國外為數(shù)不多的公開在研大型長航時平流層飛艇項目。

本文首先對Stratobus平流層飛艇總體方案進行總結分析，梳理總體研究進展，然后綜述囊體材料、能源、吊艙等核心分系統(tǒng)方案和研究進展，在此基礎上，對事關總體方案可行性的浮重平衡、能源平衡、推阻平衡等進行仿真分析，提出發(fā)展啟示與建議，為平流層飛艇發(fā)展、論證、設計、研究等提供參考借鑒。

1 Stratobus總體方案及研究進展

Stratobus平流層飛艇項目隸屬于法意合資的泰雷茲阿萊尼亞空間公司(Thales Alenia Space)，其技術概念研究開始于2010年[8]，2014年3月對外公布[9-10]，旨在發(fā)展填補傳統(tǒng)衛(wèi)星與飛機能力的、在預定區(qū)域上空駐留(定點)的臨近空間飛行器，具備超長航時(駐空時間可達1年)、廣覆蓋(超10萬km2)、網(wǎng)絡化(與衛(wèi)星、飛機互聯(lián)，如圖1所示)、多任務(同時搭載多種載荷)能力，應用于觀測、監(jiān)視、通信、廣播、導航等領域[11]。

圖1 Stratobus與衛(wèi)星、飛機網(wǎng)絡化任務構想[11]Fig.1 Network mission with Stratobus, satellite and airplane[11]

2016年4月，Stratobus平流層飛艇項目獲法國國家投資銀行1 700萬歐元和地方政府300萬歐元資金支持，啟動研發(fā)工作[10]。泰雷茲阿萊尼亞空間公司承擔總體任務，CNIM公司負責柔性囊體、吊艙、推進系統(tǒng)安裝支架等剛性結構[12]，法國原子能委員會新能源技術與納米材料公司(CEA Liten)負責太陽電池，挪威Cmr-Prototec公司負責可再生燃料電池系統(tǒng)，Tame-power公司負責DC-DC轉(zhuǎn)換器，Solution F 公司負責電機和螺旋槳，加拿大MMIST公司負責降落傘，法國國家航空航天研究中心(ONERA)負責動力學、氣動、風洞試驗等研究。2016年12月完成方案論證[13]，2017年5月完成方案初步設計和審查。

Stratobus平流層飛艇(圖2所示[14])設計艇長115 m，最大直徑34 m，總重7 000 kg，體積6 3000 m3，考慮低速風帶、高度、大氣密度等因素，設計駐空高度20 km，具備90 km/h(25 m/s)抗風能力，載荷能力250 kg/5 kW[11,13,15]，風場條件較好的地區(qū)，載荷能力可以達到450 kg/8 kW。內(nèi)部浮升氣體采用氦氣，未來也可使用氫氣。采用成形升降方式，通過囊體上安裝的風機和閥門調(diào)整囊體內(nèi)空氣質(zhì)量/體積，在地面時，空氣體積占囊體總體積的90%以上，20 km高度時，空氣體積一般不超過囊體總體積的5%，降落返場時間不超過4 h。設計壽命為5年，每年要進行為期兩天的地面維護。

圖2 Stratobus平流層飛艇[14]Fig.2 Stratobus stratospheric airship[14]

Stratobus平流層飛艇借鑒20世紀30年代齊柏林硬式飛艇的類魚外形，同時考慮大型柔性囊體特征，從空氣動力學角度，通過優(yōu)化設計長細比，減小整艇阻力(圖3所示[11])。

圖3 Stratobus飛艇氣動性能優(yōu)化與計算[11]Fig.3 Optimization and computation of aerodynamic performance for Stratobus[11]

能源系統(tǒng)采用“太陽能電池陣+可再生氫氧燃料電池”循環(huán)體制[16]，通過艇體沿縱軸旋轉(zhuǎn)具備太陽光線自主跟蹤能力。推進系統(tǒng)配備4部電機螺旋槳裝置，具備長期持續(xù)定點抗風能力，為實現(xiàn)位置保持，大部分情況下迎風飛行，根據(jù)風速調(diào)整推進系統(tǒng)工作狀態(tài)，風速較大時，推進系統(tǒng)按較大功率工作，風速較小時，推進系統(tǒng)按較小功率工作，基本無風時，飛艇在預定駐留點附近沿周期的參考軌跡飛行。區(qū)域駐留范圍3 km，高度保持精度0.5 km[17]。

經(jīng)過2016年12月的方案論證階段審查，為消除內(nèi)部氦氣超熱超壓問題，原方案主要做了2個調(diào)整，一是去除了原計劃在飛艇內(nèi)部安置的太陽能聚光器，發(fā)電系統(tǒng)依靠在飛艇表面鋪裝的太陽電池陣；二是將最初計劃采用的透光薄膜材料替換為目前的多層織物復合材料。

出于安全考慮，遙控和遙測采用不同頻段。除視距鏈路(約200 km)外，采用衛(wèi)星鏈路，艇上安裝衛(wèi)星天線，這樣飛艇可在發(fā)射場放飛后，機動飛行到預定駐留區(qū)域上空。泰雷茲阿萊尼亞空間公司正在研究平流層飛艇集群概念[11]，如圖4所示，群成員間距離約500 km，通過激光或無線電通信，覆蓋范圍可以擴展到數(shù)千千米。

圖4 Stratobus平流層飛艇集群概念Fig.4 Concept of Stratobus stratospheric airship formation

2017年1月，泰雷茲阿萊尼亞空間公司與巴黎高等礦業(yè)學院(MINES)、阿聯(lián)酋馬斯達爾研究所(MASDAR)簽訂諒解備忘錄，研究Stratobus平流層飛艇在環(huán)境保護領域應用，如監(jiān)測二氧化碳含量、水的清潔度等[18]。

2018年7月，泰雷茲阿萊尼亞空間公司與浮空器領域巨頭美國西南研究院(SwRI)簽署諒解備忘錄，雙方組建聯(lián)合工作委員會，西南研究院為項目研制提供技術支持[19]。

2018年11月， Stratobus平流層飛艇順利通過詳細設計方案審查[20]，轉(zhuǎn)入工程研制階段，艇長調(diào)整為140 m，體積調(diào)整為85 000 m3，并計劃于2020—2021年完成縮比驗證艇研制和試飛，縮比艇長度40 m，最大直徑12 m，飛行高度約300 m，采用系留方式。

2020年1月，法國國防采購局(DGA)與泰雷茲阿萊尼亞空間公司簽署合同，開展能滿足軍方情報、監(jiān)視、偵察(ISR)等作戰(zhàn)需求的“平流層巴士”平臺研究，包括ISR任務作戰(zhàn)概念研究(含作戰(zhàn)模擬仿真)、全尺寸樣機研究[21]。預計將在2023年開展飛行驗證，首次飛行試驗計劃在法國著名的伊斯特爾125空軍基地開展。

2 關鍵技術及研究進展

2.1 囊體材料

Stratobus平流層飛艇采用大尺度柔性結構，沒有齊柏林飛艇那樣的大型剛性骨架，囊體內(nèi)部氦氣壓力高于周圍大氣壓力，通過超壓提供囊體剛性和良好氣動外形。

Stratobus囊體材料需同時具備承力、阻氦、耐候多種功能[22-23]，能夠承受氦氣晝夜溫度壓力變化引起的柔性囊體受力變化，具有低氦氣滲漏率，以實現(xiàn)長期駐空期間囊體壓力保持，能夠適應平流層紫外輻射、臭氧等特殊環(huán)境條件。

柔性浮力囊體由三層功能層材料組成[11]，內(nèi)兩層為浮升氣體(氦氣)阻隔層，選用塑料薄膜，最外層為承力層，選用凱夫拉織物。囊體材料具有較低的面密度，約140 g/m2。囊體外層鍍鋁，以減少太陽輻射吸收，降低白天內(nèi)部氦氣超壓。尾翼采用相同的材料，經(jīng)過特殊涂層設計，在平流層紫外、臭氧等條件下壽命可達一年。尾部安裝電動舵機，可驅(qū)動尾翼轉(zhuǎn)動，起穩(wěn)定和控制功能。囊體回收后可折疊放入標準集裝箱，內(nèi)容積為1.8 m×2.13 m×2.18 m。CNIS公司收購的負責囊體材料的Airstar航空公司，具有40多年為法國空間中心制造高空氣球材料的歷史。

2.2 太陽電池

Stratobus平流層飛艇囊體鋪設太陽電池陣，面積達1 700 m2，為4臺電機、可再生燃料電池系統(tǒng)、有效載荷、飛控、艇上測控等供電。Stratobus第1階段采用硅基太陽電池(圖5)，創(chuàng)新研制了低成本輕質(zhì)柔性太陽電池組件，機械和電氣接口一體化設計，密度不超過800 g/m2，輸出功率超過220 W/m2(AM0，40 ℃)[24]，單個組件表面積超過4 m2。光電轉(zhuǎn)換效率超過24%。

圖5 Stratobus用太陽電池組件[24]Fig.5 Solar cell module for Stratobus[24]

2018年10月，全尺寸太陽電池組件完成靜力學試驗(圖6)，試驗表明，組件封裝材料對平流層紫外輻射和臭氧環(huán)境具有良好適應性，熱循環(huán)條件下功率損耗較低，可承受工作環(huán)境的熱應力和機械應力，包括柔性囊體的膨脹收縮[25]。目前，正在重點圍繞太陽電池陣與囊體的結合技術開展研究。Stratobus未來將采用硅基和砷化鎵混合的更高光電轉(zhuǎn)換效率的太陽電池。

圖6 Stratobus用太陽電池組件靜力學試驗Fig.6 Static mechanical test of solar cell module on Stratobus

2.3 可再生氫氧燃料電池

夜間和太陽電池功率不足時，Stratobus飛艇由再生氫氧燃料電池(RFC)供電。相對鋰電池等儲能電池，再生氫氧燃料電池具有更高的比能量,更適合駐空時間達到數(shù)月、年量級的大功率平流層飛艇。在歐空局(ESA)電信系統(tǒng)高級研究計劃(ARTES)支持下，Cmr Prototech公司已針對空間用RFC技術開展了10余年研究，經(jīng)驗證，對于高壓電解器和高溫質(zhì)子交換膜燃料電池，電池堆比能量可達到1 000 Wh/kg(目前鋰電池堆比能量約200 Wh/kg)。Stratobus飛艇與空間用燃料電池關鍵部件在材料、系統(tǒng)構成、可靠性、壽命等方面類似，在輕量化方面要求更高。

Stratobus飛艇再生氫氧燃料電池系統(tǒng)主要由燃料電池、電解器、燃料儲罐等構成(圖7)，主要參數(shù)如表1所示。2017年10月，完成了再生燃料電池系統(tǒng)方案詳細設計，考慮了實際應用的各種因素和技術需求，主要部件技術成熟度為4級，計劃2020年技術成熟度達到6級[16]。

圖7 Stratobus飛艇再生氫氧燃料電池系統(tǒng)Fig.7 Regenerative fuel cell system on Stratobus

表1 再生氫氧燃料電池系統(tǒng)主要參數(shù)Table 1 Main parameters for regenerative fuel cell system

2.4 吊艙及其移動系統(tǒng)

Stratobus平流層飛艇有2個吊艙，用于安裝任務載荷、飛控、測控、能源管理等艇上設備?！暗跖撘苿酉到y(tǒng)”是Stratobus平流層飛艇的特殊子系統(tǒng)(圖8所示[26])，在滿足迎風飛行的前提約束下，它能夠在保持吊艙指向地面的同時，使飛艇沿縱軸旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)囊體上鋪裝的太陽電池陣列對可接收太陽光線的最佳跟蹤利用，這對于飛艇自主運行和能源晝夜閉環(huán)至關重要。

圖8 Stratobus吊艙移動系統(tǒng)CAD模型[26]Fig.8 CAD model for gondola rotation system of Stratobus[26]

CNIM公司在法國南部城市拉塞那(La Seyne)建造了全尺寸測試試驗臺(30 m長，10 m高)用于吊艙試驗，如圖9所示，測試試驗臺能夠保障Stratobus飛艇首次飛行的很多參數(shù)驗證試驗。試驗用鋼結構吊艙和Stratobus飛艇未來計劃使用的碳纖維吊艙體積與重量相同，試驗裝置主要驗證吊艙能否有效旋轉(zhuǎn)飛艇以保持相對太陽的理想方位。2019年7月，CNIM公司開展了“吊艙移動系統(tǒng)”設計和驗證工作[26]，初始測試結束后，轉(zhuǎn)而致力于提升吊艙用碳纖維復合材料在高空環(huán)境下的性能水平。

圖9 吊艙移動系統(tǒng)全尺寸試驗臺Fig.9 Full-scale testbed for gondola rotation system

3 方案仿真分析

3.1 浮重平衡

根據(jù)1976標準大氣模型，20 km高度大氣主要參數(shù)為：密度ρa=0.088 9 kg/m3，溫度Ta=216.5 K，壓強Pa=5 525.4 Pa。Stratobus平流層飛艇總體積V=85 000 m3，所受總浮力為

F浮=ρa×V=85 000×0.088 9=7 556.5 kg

(1)

總浮力大于Stratobus駐空期間總重7 000 kg，余量約556.5 kg，滿足浮重平衡要求。假定囊體基本保壓壓差為50 Pa，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，駐空階段空氣排空(Vhe=V)、不超熱(The=Ta)情況下，氦氣質(zhì)量下限要求為

(2)

飛艇表面積約14 946 m2，根據(jù)囊體材料方案，氦氣滲漏率取0.3 L/1 atm·24 h·m2，晝夜平均壓差按600 Pa計，氦氣日滲漏量約0.98 kg[27-28]，年(按365天計)泄漏量約357.7 kg。

對比總浮力余量556.5 kg，Stratobus飛艇滿足一年時間內(nèi)動態(tài)高度保持要求。如氦氣年滲漏量大于總浮力余量，則原7 000 kg總重中平臺與載荷干重比例應進一步降低。

3.2 推阻平衡

StratoBus平流層飛艇長細比f=l/D=140/34=4.12，根據(jù)式(3)估算其艇身阻力系數(shù)[29]:

(3)

式中：Re為雷諾數(shù)，表達式為

(4)

其：u為飛艇速度；μa為空氣黏性系數(shù)。

考慮尾翼、吊艙等引起的氣動干擾，整艇阻力系數(shù)為

CD=1.2CD,1

(5)

飛艇所受阻力按式(6)計算[29]:

D=0.5CDρau2V2/3

(6)

根據(jù)式(3)～式(6)，整艇與艇身阻力系數(shù)比例因子取1.2、1.5，來流速度為15 m/s、20 m/s、25 m/s 時的阻力系數(shù)和氣動阻力分別如表2和表3 所示。

表2 阻力系數(shù)與飛行速度關系Table 2 Drag coefficient vs velocity

表3 氣動阻力與飛行速度關系Table 3 Drag vs velocity

StratoBus平流層飛艇配置4部電機-螺旋槳(三葉槳)動力系統(tǒng)，要具備25 m/s最大抗風能力，整艇與艇身阻力系數(shù)比例因子為1.2和1.5時，每部動力系統(tǒng)提供的最大推力應分別不小于332 N和414.7 N，才能滿足推阻平衡要求。

3.3 能源平衡

根據(jù)Stratobus首次飛行試驗地點，仿真時經(jīng)緯度設置為北緯43.3°、東經(jīng)5.4°，太陽電池鋪裝面積取為1 700 km，鋪裝模型如圖10所示[30]，光電轉(zhuǎn)換效率24%，再生氫氧燃料電池參數(shù)按表1 取值。

圖10 太陽電池陣鋪裝模型[30]Fig.10 Paving model for solar array[30]

太陽電池自飛艇最大直徑處向艇首艇尾對稱鋪裝[31]，如圖10所示，圖中θ=π/2是曲面太陽電池陣所對的圓心角。采用投影法計算太陽電池陣產(chǎn)能[32-33]，即將曲面向三軸坐標面進行投影，分別計算各投影面產(chǎn)能。XOZ平面內(nèi)的太陽電池投影面積可表示為

(7)

在XOY平面內(nèi)的太陽電池投影面積可表示為

(8)

太陽電池陣實時輸出功率可表示為

Psolar=Isol·τ·ηsolar·sinαs·S

(9)

式中：Isol為太陽輻照強度[34]；τ為大氣透射率；ηsolar為太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率；αs為太陽高度角;S為各平面投影面積。

推進系統(tǒng)總功耗按式(10)計算:

Pp=Du/ηthrust

(10)

式中：ηthrust為推進系統(tǒng)綜合效率。

Stratobus飛艇總功耗需求為[35]

Ptotal=Pp+Ppayload+Pcontrol+Pother

(11)

式中：Ppayload為載荷功率；Pcontrol為飛控系統(tǒng)功率；Pother為艇上測控等其他設備功率。

因要實現(xiàn)全年能源晝夜閉環(huán)，仿真時間設置為太陽輻射相對最弱的冬至前后，開始時間為2022年12月20日零時，對連續(xù)3天內(nèi)能源晝夜運行情況進行分析。式(10)和式(11)中主要參數(shù)取值如表4所示。

表4 主要功耗參數(shù)Table 4 Main power consumption parameters

整艇與艇身阻力系數(shù)比例因子取1.2時，風速25 m/s條件下仿真結果如圖11所示，風速20 m/s 條件下仿真結果如圖12所示。

由圖11可以看出，由于12月20日白天太陽電池不能將再生燃料電池完全電解儲能，導致21日夜間飛艇供電不足，能源不能晝夜閉環(huán)，飛艇累計留空時間約32 h。由圖12可以看出，風速20 m/s條件下，白天太陽電池陣除給載荷等全部設備供電外，同時可將再生燃料電池完全電解儲能，能源系統(tǒng)可以達到晝夜閉環(huán)。

圖11 能源系統(tǒng)晝夜運行仿真結果(風速25 m/s)Fig.11 Simulation results for operation of energy system during day and night (wind speed 25 m/s)

圖12 能源系統(tǒng)晝夜運行仿真結果(風速20 m/s)Fig.12 Simulation results for operation of energy system during day and night (wind speed 20 m/s)

整艇與艇身阻力系數(shù)比例因子取1.5時，風速25 m/s 條件下功耗明顯大于比例因子為1.2時，能源系統(tǒng)晝夜不能閉環(huán)。風速20 m/s條件下仿真結果如圖13所示。由圖13可以看出，盡管整艇用電較比例因子為1.2時有所增加，白天太陽電池陣除給載荷等全部設備供電外，仍然可將再生燃料電池完全電解儲能，能源系統(tǒng)滿足晝夜閉環(huán)。

圖13 能源系統(tǒng)晝夜運行仿真結果(風速20 m/s,比例因子1.5)Fig.13 Simulation results for operation of energy system during day and night (wind speed 20 m/s,scalefactor 1.5)

綜合分析來看，Stratobus平流層飛艇方案提出的25 m/s為最大抗風能力，平均抗風能力不超過20 m/s。

4 結論與啟示

平流層飛艇可形成月量級的區(qū)域持久駐留能力，填補傳統(tǒng)衛(wèi)星與飛機能力空白，是具有廣闊應用前景的戰(zhàn)略前沿裝備。Stratobus平流層飛艇采用領域內(nèi)優(yōu)勢單位聯(lián)合研發(fā)模式，重點圍繞囊體材料、能源系統(tǒng)、吊艙移動系統(tǒng)等核心關鍵技術開展創(chuàng)新設計與指標提升攻關，總體方案浮重、能源、推阻3個平衡滿足20 km持久駐空要求，對平流層飛艇領域發(fā)展具有重要參考價值，其啟示主要體現(xiàn)在以下3個方面：

1) 動態(tài)浮重平衡維持技術方面

內(nèi)外條件動態(tài)變化下維持浮重平衡，是平流層飛艇實現(xiàn)長期駐空的首要條件。借鑒Stratobus飛艇設計與研制，維持動態(tài)浮重平衡重點采取的措施包括，一是研制輕質(zhì)、高強、耐候、高阻氣的多層結構復合囊體材料，囊體重量一般約占平流層飛艇總重的1/2以上[36]，材料實現(xiàn)輕量化設計可大幅降低整艇重量，根據(jù)國內(nèi)外囊體材料技術水平和發(fā)展預期，囊材材料面密度可在Stratobus飛艇140 g/m2的基礎上進一步降低，同時，通過材料承力層、耐候?qū)印⒆韪魧泳C合設計，加上高水平的加工工藝，使囊體在高低溫交換、紫外、臭氧等環(huán)境條件作用下，能夠長期維持良好力學性能和較好氣密性[37-38]；二是在囊體安全承力范圍內(nèi)過充適量浮升氣體，并設計足夠的浮力余量，過充的浮升氣體，可有效抵消白天高溫高壓時滲漏量的增加和克服夜晚低溫低壓時囊體外形不能保持的問題，足夠的浮力安全余量，可用于攜帶沙袋等配重，如氣體滲漏過多造成當前飛行高度囊體外形不能保持，可通過拋沙適當調(diào)高飛行高度，實現(xiàn)囊體外形和新的浮重平衡維持。

2) 能源長期晝夜閉環(huán)技術方面

艇載能源的高效、閉環(huán)、可持續(xù)再生，是平流層飛艇長期駐空的必要條件。借鑒Stratobus飛艇設計與研制，實現(xiàn)能源長期晝夜閉環(huán)可綜合采取的措施包括，一是研制高效輕質(zhì)太陽電池、高能量密度儲能電池，能源系統(tǒng)重量約占平流層飛艇總重的1/5[39]，有效降低太陽電池面密度，采用砷化鎵等高效技術路線太陽電池，研制新型高比能量燃料電池、鋰離子電池、鋰硫電池等，在嚴格控制重量代價的條件下實現(xiàn)能源閉環(huán)；二是通過總體創(chuàng)新設計挖掘太陽電池陣發(fā)電能力，通過艇體沿縱軸旋轉(zhuǎn)對太陽光線進行跟蹤，能源管理系統(tǒng)采用最大功率點跟蹤(MPPT)體制等；三是可通過晝夜差異化抗風策略優(yōu)化能量消耗時序[35]，白天太陽電池陣輸出功率較大時，推進系統(tǒng)以較高功率工作，迎風機動飛行，夜晚推進系統(tǒng)則以較低功率工作，飛艇在外界風場作用下回飛，在保持基本區(qū)域駐留能力的前提下，減少儲能電池用量，進而實現(xiàn)能源系統(tǒng)整體減重設計。

3) 氣動性能預測與減阻設計技術方面

平流層飛艇阻力特性對駐空期間能源消耗影響顯著，特別是在較大風速條件下，優(yōu)化飛艇外形，減小阻力，對于整艇總體設計至關重要。借鑒Stratobus飛艇設計與研制，一是要綜合數(shù)值模擬和風洞試驗，掌握阻力與其繞流特性、邊界層轉(zhuǎn)捩特性和分離位置等，實現(xiàn)阻力準確預測[40]；二是掌握艇身、尾翼、吊艙等部件阻力及其相互干擾形成的阻力[41]，進而結合氣動外形設計優(yōu)化方法，對整艇進行減阻設計[42]。