[發明專利]平流層飛艇的氣動布局結構及其氣動布局方法

在審

• 申請號: 201711446289.X
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108177757A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 胡寶帥
• 申請（專利權）人: 北京天恒長鷹科技股份有限公司
• 主分類號: B64B1/06
• 分類號: B64B1/06;B64B1/10;B64B1/20
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 郎志濤

本發明涉及一種帶輔助安定面的平流層飛艇氣動布局結構和采用上述氣動布局結構的平流層飛艇氣動布局方法，所述氣動布局結構包括艇身、尾翼和輔助安定面，所述輔助安定面包括上輔助安定面和下輔助安定面，具體包括膜面、條狀邊緣加強筋、中部傳力加強筋以及周圍的若干固定連接環；本發明提供的一種采用上述氣動布局結構的平流層飛艇氣動布局方法，包括輔助安定面的結構設計方法、工藝制造方法以及輔助安定面的位置布局方法，采用本發明提供的所述氣動布局結構和氣動布局方法，能夠顯著改善平流層飛艇飛行時的航向靜穩定性和俯仰靜穩定性，使平流層飛艇的飛行過程得到平穩控制，顯著提高了平流層飛艇的飛行穩定性和安全可靠性。

技術領域

本發明屬于航空航天領域，主要用做軍用偵察、監測領土安全或者民用通信和氣象測量等用途，具體涉及一種平流層飛艇的氣動布局結構及其氣動布局方法。

背景技術

飛艇(Airship)，是一種利用氦氣等輕于空氣的氣體來提供升力的航空器，由于飛艇不需要專用的起降場，可以實現垂直起降、空中懸停等多種功能，因而一直在貨物運輸、軍事偵察、氣象觀測、現代娛樂等領域獲得了十分重要的應用。

在平流層飛艇飛行試驗過程中，常常需要關注平流層的氣象條件。一方面，為了保證飛行試驗能夠順利進行，需要飛艇在平流層保持一個較好的飛行穩定性，因此，設計的平流層飛艇需要具有很好的抗風穩定性，包括航向穩定性和俯仰穩定性。由于平流層飛艇駐留空域通常處于距離地表20km以上的高度，該高度處的環境風風速平均為10m/s，最大可達40m/s，這就對平流層飛艇的飛行穩定性設計提出了一個嚴峻挑戰。另一方面，現有技術中平流層飛艇的航向靜穩定性主要通過尾翼來實現，按照動力學規律，尾翼面積越大，飛艇靜穩定性越好，但是尾翼面積的增大也導致了尾翼重量的顯著增加，并由此帶來種種弊端。現有技術中平流層飛艇的俯仰穩定性主要通過平尾來實現，為了保持良好的俯仰穩定性，所采用的平尾結構重量也通常較大，由此造成了艇體的整體重量偏大。

由此可見，在保持平流層飛艇的飛行穩定性方面，現有技術中存在著以下亟需解決的技術問題：(1)如何有效提高平流層飛艇在高空飛行時的航向靜穩定性的問題；(2)如何有效提高平流層飛艇在高空飛行時俯仰靜穩定性的問題；(3)如何實現平流層飛艇艇體的質量控制的技術問題。

發明內容

本發明的目的是至少解決上述現有技術中存在的問題之一，該目的是通過以下技術方案實現的：

一種帶輔助安定面的平流層飛艇氣動布局結構，所述平流層飛艇氣動布局結構包括艇身、尾翼、輔助安定面，所述輔助安定面包括上輔助安定面和下輔助安定面，所述上輔助安定面和下輔助安定面安裝在所述艇身和所述尾翼之間并保持固定連接，所述輔助安定面包括位于表層的膜面、若干根用于傳力和加強的加強筋結構，所述加強筋結構包括條狀邊緣加強筋、中部傳力加強筋以及位于膜面周圍且與之固定連接的若干固定連接環，所述條狀邊緣加強筋和所述中部傳力加強筋均與所述膜面保持固定連接，所述固定連接環通過所述條狀邊緣加強筋與所述膜面保持固定連接，并且，所述固定連接環作為所述輔助安定面與所述艇身和尾翼連接的接口，其中，每根條狀邊緣加強筋均為具有一定寬度的加強筋。

進一步地，所述尾翼的尾翼類型，選自只含垂尾的尾翼、只含平尾的尾翼、十字型尾翼、×型尾翼、V型尾翼或者其它滿足要求的尾翼類型。

進一步地，所述尾翼類型為垂尾，所述艇身包括前部艇身和后部艇身，所述輔助安定面安裝在所述垂尾與所述前部艇身之間或者安裝在所述垂尾與所述后部艇身之間，用以提高飛艇的航向靜穩定性。

進一步地，所述尾翼類型為平尾，所述艇身包括前部艇身和后部艇身，所述輔助安定面安裝在所述平尾與所述前部艇身之間或者安裝在所述平尾與所述后部艇身之間，用以提高飛艇的俯仰靜穩定性。

進一步地，所述輔助安定面呈三角形、梯形、四邊形、半圓形或者其它滿足要求的氣動幾何形狀。