[發明專利]一種中小型傘式飛艇及其控制方法

有效

• 申請號: 201310224520.6
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN103303455A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 王俊;高國興;楊鈞;陳鋒
• 申請（專利權）人: 北京新譽防務技術研究院有限公司;新譽集團有限公司
• 主分類號: B64B1/02
• 分類號: B64B1/02;B64B1/60;B64B1/62;B64D17/78
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 王凌霄

技術領域

本發明涉及一種中小型傘式飛艇及其控制方法。

背景技術

平流層是對海拔20千米到100千米空間范圍的一個通用性稱謂，我國學術界所說的“亞太空”“超高空”“高高空”，也是指這一區域。

平流層和一般的太空、航空空間有不一樣的特點。首先，它的氣象條件更加優秀，沒有云、雨，也沒有大氣湍流。像雷暴、閃電的天氣也比較少，運行環境比較優良。此外，它的高度特殊，衛星無法在這么低的位置停留，另一方面空氣密度較小，飛機必須以高速飛行才能保持在這個高度。因此平流層飛艇和衛星、飛機相比，具有它獨特優勢。與衛星相比，其成本非常便宜、機動性比較好，它可以實現衛星做不到的變軌、懸停、機動。另外，因為離地面比較近且有效載荷比較大可承載更先進的設備，其靈敏度和分辨率更高。與飛機相比，它的留空時間比較長，可對指定區域細致掃描，而且不需要強勁推力系統，雷達隱身性能特別好。

目前，全球很多國家均提出了平流層飛艇項目，以開發平流層資源。這種大型飛艇必須有能力維持在20km以上的高空，用于電訊服務和地球觀測。因為它們的工作高度在平流層，因此對國際航線沒有任何影響，也不會受對流層惡劣氣候的干擾。此外，飛艇所需能源主要依靠太陽能供給，不會影響地球的環境、產生溫室效應等。

由于平流層空氣溫度、密度、壓強與地面均有很大不同，因此平流層飛艇在工作高度需要約14倍于地面狀態的氣囊體積，而且氣囊內氣體密度需要遠小于地面狀態。目前關于平流層飛艇項目基本均為大型飛艇，而對于某些項目而言，小型平流層飛艇已能夠滿足其使用需求。而受限于各種技術發展情況，世界上還未出現真正可穩定使用的平流層飛艇，在研或在制平流層飛艇主要采用以下幾種方式：其一為采用超強擴展材料作為氣囊蒙皮的軟式飛艇，其二研究方向是為采用機械機構作動，改變其外形尺寸的硬式變體飛艇，其三為充氣骨架空中展開飛艇。由于大型機械機構笨重難以解決、超強擴展材料研發困難且造價昂貴，因此大型飛艇研發緩慢，同時對于一些實驗或商業項目而言，大型飛艇制造費用較高，實用性并不強。但目前在研平流層飛艇技術方向較難以適用于中小型飛艇。

專利申請號為200510090070.1的在先專利《變體式空天飛艇》公開了一種由艇體，設備艙，滑橇，主推進器和尾推進器組成的變體式空天飛艇。這種飛艇的艇體由分段的硬式蒙皮，航條，桁梁和可折疊式隔框組成，通過可折疊式隔框上的伸縮支桿和定長支桿協調動作使艇體剖面形狀改變，從而達到艇容積的改變。這種變體飛艇在小型飛艇運用中存在一些缺陷，主要表現為：①機械結構笨重，占總重量比例較大，有效載重很難提升；②機械結構有制造限值，無法等比例縮小，所占空間比例上升，為保證足夠升力，必須增大體積結構。

專利申請號為201010208004.0的在先專利《充氣骨架空中展開式飛艇》公開了一種由艇體、尾翼、尾部推進器、連接件、有效載荷艙、太陽能電池板、頭錐、第一輔助繩索、自動充氣裝置、第二輔助繩索和兩個高空氣球組成的充氣骨架空中展開式飛艇。這種飛艇的艇體的維形件為蒙皮，縱向件為剛性骨架，環向件為充氣骨架。飛艇利用高空氣球進行輔助升空，飛艇在地面時為折疊狀態，達到一定高度后靠內部預留氦氣膨脹展開形成初步外形，達到預定高度后，自動充氣裝置向充氣骨架內填充高壓氣體，形成具有一定剛度的充氣骨架，支撐整個艇體，保證飛艇氣動外形。這種充氣骨架空中展開式飛艇在運用中存在一些缺陷，表現為：①充氣骨架適用于中小型飛艇，但為使飛艇升空，需要采用兩個高空氣球拉動升空，對輔助繩索及與輔助繩索連接處要求較高，且兩個高空氣球拉動升空既不利于艇體平衡操控也會在艇體縱向結構上產生很大彎矩；②到達一定高度后，高空氣球內的填充氣體難以回收，只能任其飛走，每次放飛均需浪費大量寶貴的填充氣體與昂貴的高空氣球；③飛艇下降時僅可通過調節其內部剩余氣體量改變浮力控制飛艇下降，一般可控下降速度較慢，而小型飛艇較易受側風影響，因此下降穩定性很難得到保障。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種中小型傘式飛艇及其控制方法，使其避開了飛艇經低空到高空排空體積需發生很大變動同時囊體表面積需有極大擴展的技術難題，也避開了飛艇的緩慢上升過程使飛艇能夠較準確到達預定區域，同時加速了下降過程，減少側風等對飛艇降落的影響。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種中小型傘式飛艇，包括軟式艇體，所述軟式艇體包括用于維形的蒙皮和設置在蒙皮內的多個氣囊，所述的蒙皮呈傘形結構且在蒙皮的下方形成有傘腔，所述各氣囊對稱設置在蒙皮內，