[發(fā)明專利]可變構(gòu)形浮空飛行器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210162876.7
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN102673771A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳務(wù)軍;陳宇峰;周平方
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: B64B1/58
• 分類號: B64B1/58
• 代理公司: 上海旭誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可變構(gòu)形浮空飛行器，它是一種可應(yīng)用于臨近空間、平流層的通訊、偵查、對地觀測、預(yù)警等的綜合平臺，屬于浮空飛行器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

浮空飛行器是利用輕于空氣(Lighter-Than-Air,LTA)原理，具有動力控制、可操縱機(jī)動的飛行器。1783年11月21日，法國人最早發(fā)明了熱氣球，這是最早的浮空器。1852年，法國工程師吉法德在橢圓形的氣球下吊裝了一臺3馬力蒸氣發(fā)動機(jī)和螺旋槳，制成了第一艘軟式飛艇。1898年，德國的齊柏林伯爵首次設(shè)計和制造出了硬式飛艇LZ-1號，這種飛艇使用骨架保持氣囊的外形，采用活塞式發(fā)動機(jī)作動力，因而飛行性能好，裝載量大。1937年德國齊伯林公司的“興登堡號”飛艇飛抵美國新澤西州的萊克赫斯特上空起火失事后，飛艇暫時退出了“黃金時代”。

但隨精細(xì)化工技術(shù)發(fā)展，新型高強(qiáng)復(fù)合織物膜材、薄膜、固化技術(shù)，以及控制技術(shù)進(jìn)展，新的軍民用途需求，在1980年后，新型飛艇被歐美等發(fā)達(dá)國家高度重視和作為戰(zhàn)略研發(fā)，各國競相研制臨近空間飛艇(平流層飛艇)或者臨近空間浮空飛行器平臺。基于常規(guī)軟式飛艇原理的浮空飛行器平臺是目前主要研究平臺之一，外氣囊內(nèi)有巨大空氣副氣囊(84~92%外氣囊容積)，通過鼓風(fēng)機(jī)、閥門和壓力控制系統(tǒng)，由鼓風(fēng)機(jī)向副氣囊內(nèi)鼓風(fēng)或由閥門排氣，使副氣囊內(nèi)空氣的增加和減少，從而實現(xiàn)降落和升空，但這個上升下降過程方法消耗能量大、配套系統(tǒng)設(shè)備重，是目前研究難以克服瓶頸之一。高空零壓氣球或超壓氣球升空過程囊內(nèi)零壓，無穩(wěn)定形態(tài)，難于控制。基于特殊構(gòu)形的軟式飛艇“高空哨兵，Hi-sentinel”，升空原理同氣球，升空過程形態(tài)不穩(wěn)定，達(dá)到氣壓高度后狀態(tài)轉(zhuǎn)換難以控制。這些浮空飛行器均采用螺旋槳產(chǎn)生推力，在30km以上高空，空氣稀薄，螺旋槳效率很低，且其效率匹配點(diǎn)與低空不一致。

陳務(wù)軍著的“膜結(jié)構(gòu)工程設(shè)計”(中國建筑工業(yè)出版社，2005.3.)研究介紹常規(guī)軟式飛艇構(gòu)形、結(jié)構(gòu)設(shè)計分析。

甘曉華著的“飛艇技術(shù)概論”(國防工業(yè)出版社，2005)介紹了常規(guī)飛艇體系總體、氣動、結(jié)構(gòu)設(shè)計。

陳萍編譯的“美國陸軍的高空輕于空氣艇研究成果”(浮空器研究，2010，4(2)：32-38)介紹了美國的HAA、Hi-sentinel、ULDB計劃。(原文：Michael,Steve?Smith,Stavros?Androulakakis.The?High?Altitude?Lither?Than?Air?Airship?Efforts?at?the?US?Army?Space?and?Missile?Defense?Command/Army?Forces?Strategric?Command.18th?AIAA?Lither?Than?Air?Systems?Technology?conference,4-7May?2009.)。

W.J.Chen、W.W.Xiao著的“Structural?Performance?Evaluation?Procedure?for?Large?Flexible?Airship?of?HALE?Stratospheric?Platform?Conception”(Journal?of?Shanghai?Jiaotong?University(Sci.Ed.).2007,E-11(2):293-300)研究了常規(guī)飛艇彈性分析理論與結(jié)構(gòu)特性。

Y.Xu、M.Z.Q.Chen、W.J.Chen著的“Buckling?and?post-buckling?of?a?pumpkin?balloon”(AIAA?SDM?conference,2010.4.15.USA)研究了長駐空平臺超壓氣球形態(tài)穩(wěn)定性。

H.J.Gao、W.J.Chen、G.Y.Fu著的“Structural?Design?Conception?and?Analysis?for?the?Structural?System?of?Large?Flexible?Airship”(J.of?Shanghai?Jiao?Tong?Univ.(Sci.).2010,E-15(6):756-62)研究了軟式飛艇的結(jié)構(gòu)體系與布局。

W.W.Xiao、W.J.Chen、G.Y.Fu著的“Wrinkle?Analysis?of?the?Space?Inflatable?ParaboloidAntenna”(J.of?Shanghai?Jiao?Tong?Univ.(Sci.).2011,E-16(1):24-33)研究了空間充氣可展薄膜天線褶皺分析方法與褶皺特性。