[發明專利]一種在線監測浮空飛行器副氣囊體積及豐滿度的裝置

有效

• 申請號: 201310378359.8
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN103837205B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 李輝;杜偉;孟凡亮;楊晨輝;徐愛喜
• 申請（專利權）人: 中國特種飛行器研究所
• 主分類號: G01F22/02
• 分類號: G01F22/02
• 代理公司: 荊門市首創專利事務所 42107
• 代理人: 董聯生

技術領域

本發明具體涉及一種在線監測浮空飛行器副氣囊體積及豐滿度的裝置。

背景技術

目前，浮空飛行器是一種輕于空氣的飛行器，依靠氣囊內部的浮升氣體所產生的浮力來克服其自身的重量以實現留空，浮空飛行器具有留空時間長、使用經濟性好、安全可靠等優點，是目前世界軍事大國爭相研制、開發的一種高科技術產品，具有十分廣泛的軍事和民用用途。

由于氣囊材料自身的滲漏特性，浮空飛行器在執行飛行任務前需要估算氣囊內剩余氦氣的體積，以確保其有效飛行高度滿足任務需要。常規的測算方法是稱重（對于飛艇而言）或測量球體平臺凈浮力（對于系留氣球而言），這兩種方法都需要將浮空飛行器解除系留，且需要多名地面維護人員協同進行，費時費力。浮空飛行器在執行任務過程中，尤其是需要長期留空時，飛行人員需要獲取副氣囊實際體積變化情況及副氣囊實際體積量，防止出現由于氣囊滲漏引起副氣囊初始體積過大，導致回收過程中氣囊超壓調節功能失效，球體平臺無法正常回收。常規的監測方法是計算副氣囊超壓與氣囊超壓之間的差值，但此數據僅能近似反映副氣囊頂部距氣囊底部的實際垂直高度，沒有考慮副氣囊材料和大氣環境隨飛行高度的變化所帶來的影響，故此數據精度較差不能滿足實際使用需求。

發明內容

本發明的目的就是針對目前浮空飛行器上述之不足，而提供一種在線監測浮空飛行器副氣囊體積及豐滿度的裝置。

本發明由A差壓傳感器（1）、B差壓傳感器（2）、大氣數據采集系統（3）、大氣靜壓采集裝置（4）、A溫度傳感器（5）、B溫度傳感器（6）、球載通信系統（10）和地面中控室（9）組成，A差壓傳感器（1）、B差壓傳感器（2）、大氣數據采集系統（3）分別安裝在浮空飛行器整流罩內的掛架上，浮空飛行器的氣囊（7）和副氣囊（8）上分別開有氣體采集接口，A差壓傳感器（1）和B差壓傳感器（2）的正壓接口分別通過管路與浮空飛行器的氣囊（7）和副氣囊（8）上的氣體采集接口相連，大氣靜壓采集裝置（4）安裝在浮空器的氣囊底部，大氣靜壓采集裝置（4）通過管路分別與A差壓傳感器（1）和B差壓傳感器（2）負壓接口相連，A溫度傳感器（5）和B溫度傳感器（6）分別安裝在浮空飛行器的氣囊（7）和副氣囊（8）底部，A差壓傳感器（1）、B差壓傳感器（2）、大氣數據采集系統（3）、A溫度傳感器（5）和B溫度傳感器（6）的信號輸出端分別通過球載通信系統10與地面中控室（9）的信號輸入端信號連接。

監測浮空飛行器副氣囊體積及豐滿度的計算方法如下：

對任意飛行高度H時副氣囊（8）頂部進行受力分析，并根據力學平衡知識易得

??????(1)

式中：

h-任意海拔高度H處副氣囊頂端距氣囊底部垂直高度，m；

－氣囊差壓傳感器測得超壓值，Pa；

－副氣囊差壓傳感器測得超壓值，Pa；

－副氣囊材料重力相對副氣囊測壓點處產生的壓

力，Pa；

－重力加速度，m/s²；

－副氣囊內空氣密度，kg/m³；

－氣囊內的氦氣密度，kg/m³；

根據理想氣體狀態方程可得：

????(2)

?????(3)

式中：

－任意海拔高度H處大氣壓力，Pa；

－任意海拔高度H處氣囊及副氣囊實測溫度，K；

－空氣氣體常數，J/kgK，=286.72J/kgK；

－氦氣氣體常數，J/kgK，=2078.75?

J/kgK。

?

則由式(1)、(2)、(3)可得：

???(4)

則任意海拔高度H處副氣囊體積V_H副及副氣囊豐滿度可表示為：

????????(5)

?????(6)

式中：

－任意海拔高度H處副氣囊實時體積占副氣囊總體積的比值，無量綱；

－任意海拔高度H處副氣囊實時體積，m³；

－副氣囊總體積，m³；

－副氣囊體積關于垂直高度h的求解函數，m³。

?