[發(fā)明專利]平流層飛艇離子風(fēng)電推進(jìn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711477643.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108189997B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 全榮輝;周凱;方美華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B64B1/24
• 分類號(hào): B64B1/24
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明公開(kāi)了平流層飛艇離子風(fēng)電推進(jìn)裝置，涉及臨近空間低速飛行器動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域，能夠讓平流層飛艇在飛行高度超過(guò)20km，低于50km的高度，平穩(wěn)的飛行。本發(fā)明包括：圓形導(dǎo)引扇、圓形電暈扇、第一支撐軸、隔離環(huán)、導(dǎo)線線纜。圓形導(dǎo)引扇和圓形電暈扇的軸心位置分別與第一支撐軸的兩端垂直連接，第一支撐軸外圍套著隔離環(huán)，隔離環(huán)安裝在圓形導(dǎo)引扇和圓形電暈扇之間，圓形導(dǎo)引扇和圓形電暈扇共同連接導(dǎo)線線纜。本發(fā)明避免了螺旋槳在高空大氣稀薄的情況下，推力較弱的缺點(diǎn)，受大氣風(fēng)場(chǎng)影響小，更適用于平流層風(fēng)場(chǎng)環(huán)境，從而能實(shí)現(xiàn)20km以上高空平穩(wěn)的飛行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及臨近空間低速飛行器動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及平流層飛艇離子風(fēng)電推進(jìn)裝置。

背景技術(shù)

以平流層飛艇為代表的臨近空間低速飛行器具有連續(xù)探測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、安全性高、探測(cè)覆蓋范圍廣等優(yōu)勢(shì)，在軍用和民用上均有廣闊的應(yīng)用前景。平流層飛艇主要依靠飛艇浮力升空，由動(dòng)力裝置抵消空氣阻力，實(shí)現(xiàn)飛艇的長(zhǎng)期飛行和定點(diǎn)控制。目前在國(guó)內(nèi)外的平流層飛艇動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一般考慮太陽(yáng)能電池、電動(dòng)機(jī)和螺旋槳的組合。為了面向臨近空間低雷諾數(shù)大氣風(fēng)場(chǎng)流動(dòng)環(huán)境，平流層飛艇螺旋槳多采用大槳徑的高空螺旋槳設(shè)計(jì)。在20km高度，高空螺旋槳的典型槳徑為10m左右。隨著高度進(jìn)一步增加至20km以上，大氣密度將逐步下降至1至2個(gè)量級(jí)，高空螺旋槳推力同步下降，此時(shí)槳徑的增加對(duì)推力提升效果微弱，因而限制了平流層飛艇高度。目前平流層飛艇高度多在15km至20km，受到對(duì)流層邊緣天氣效應(yīng)影響，降低了其安全性和探測(cè)范圍，無(wú)法充分發(fā)揮平流層的高度優(yōu)勢(shì)。

綜上,現(xiàn)有技術(shù)中缺乏飛行高度超過(guò)20km,能夠穩(wěn)定飛行的飛艇。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了平流層飛艇離子風(fēng)電推進(jìn)裝置，能夠在飛行高度超過(guò)20km，低于50km的高度，平穩(wěn)的飛行。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

平流層飛艇離子風(fēng)電推進(jìn)裝置，其包括：圓形導(dǎo)引扇、圓形電暈扇、第一支撐軸、隔離環(huán)、導(dǎo)線線纜。

圓形導(dǎo)引扇和圓形電暈扇的軸心位置分別與第一支撐軸的兩端垂直連接，第一支撐軸外圍套著隔離環(huán)，隔離環(huán)安裝在圓形導(dǎo)引扇和圓形電暈扇之間，圓形導(dǎo)引扇和圓形電暈扇共同連接導(dǎo)線線纜。

進(jìn)一步的，圓形導(dǎo)引扇包括：導(dǎo)引扇外環(huán)、導(dǎo)引扇導(dǎo)桿、導(dǎo)引扇支撐桿、導(dǎo)引扇絲線、導(dǎo)引扇內(nèi)環(huán)。

進(jìn)一步的，圓形導(dǎo)引扇圓心處設(shè)置導(dǎo)引扇內(nèi)環(huán)，導(dǎo)引扇內(nèi)環(huán)通過(guò)導(dǎo)引扇支撐桿和導(dǎo)引扇外環(huán)連接，導(dǎo)引扇支撐桿沿圓形導(dǎo)引扇的徑向安裝。

導(dǎo)引扇支撐桿之間設(shè)置導(dǎo)引扇導(dǎo)桿，導(dǎo)引扇導(dǎo)桿沿圓形導(dǎo)引扇的徑向安裝，并連接導(dǎo)引扇內(nèi)環(huán)和導(dǎo)引線外環(huán)。圓形導(dǎo)引扇沿周向均勻安裝導(dǎo)引扇絲線，導(dǎo)引扇絲線連接導(dǎo)引扇導(dǎo)桿。

圓形電暈扇包括：電暈扇外環(huán)、電暈扇導(dǎo)桿、電暈扇支撐桿、電暈扇絲線、電暈扇內(nèi)環(huán)。

圓形電暈扇圓心處設(shè)置電暈扇內(nèi)環(huán)，電暈扇內(nèi)環(huán)通過(guò)電暈扇支撐桿和電暈扇外環(huán)連接，電暈扇支撐桿沿圓形電暈扇的徑向安裝。

電暈扇支撐桿之間設(shè)置電暈扇導(dǎo)桿，電暈扇導(dǎo)桿沿圓形電暈扇(2)的徑向安裝，并連接電暈扇內(nèi)環(huán)和電暈扇外環(huán)，圓形電暈扇沿周向均勻安裝電暈扇絲線，電暈扇絲線連接電暈扇導(dǎo)桿。

進(jìn)一步的，導(dǎo)引扇絲線和電暈扇絲線在第一支撐軸垂直平面上的投影交錯(cuò)不重合。導(dǎo)引扇導(dǎo)桿和電暈扇導(dǎo)桿在第二支撐軸垂直平面上的投影不重合。不重合可以提高加速效率。若重合，可以減少總體阻力。

進(jìn)一步的，導(dǎo)引扇導(dǎo)桿和電暈扇導(dǎo)桿采用的材料包括：鋁合金或鈦合金。

進(jìn)一步的，導(dǎo)引扇絲線和電暈扇絲線采用的材料包括：銅、不銹鋼、鎢。導(dǎo)引扇絲線和電暈扇絲線表面鍍面鍍有10-100微米厚度金屬金，避免氧化或離子腐蝕。