[發(fā)明專利]一種平流層飛艇定點(diǎn)安全回收方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810175205.1
• 申請(qǐng)日: 2018-03-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108357660A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 祝明;陳天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B64B1/00
• 分類號(hào): B64B1/00
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛(ài)華

一種平流層飛艇定點(diǎn)安全回收方法，包括：平流層飛艇定點(diǎn)安全回收策略、平流層飛艇安全回收預(yù)測(cè)降落軌跡算法、平流層飛艇低空安全回收方法及平流層飛艇安全回收裝置設(shè)計(jì)方法。該方法實(shí)現(xiàn)飛艇的定點(diǎn)安全返場(chǎng)回收，易于實(shí)現(xiàn)，保證飛艇部件100％完好回收。飛艇配備高低空兩套推進(jìn)系統(tǒng)，無(wú)需額外添加調(diào)速與變槳矩機(jī)構(gòu)，適應(yīng)高低空飛行工況，增加了其動(dòng)力系統(tǒng)可靠性。本方法中預(yù)測(cè)降落技術(shù)使飛艇無(wú)需在急風(fēng)區(qū)進(jìn)行大動(dòng)力機(jī)動(dòng)飛行，降低了其動(dòng)力系統(tǒng)和能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)約束，降低了急風(fēng)區(qū)進(jìn)行動(dòng)力飛行所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。降落裝置的設(shè)計(jì)可有效降低飛艇降落過(guò)程中由于側(cè)風(fēng)所引起的飛行事故，提高回收安全性；回收平臺(tái)可大幅度降低未知風(fēng)險(xiǎn)，提高回收效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種平流層飛艇定點(diǎn)成形返場(chǎng)并安全回收方案，它為平流層飛艇提供一種易于實(shí)現(xiàn)的成形安全回收方案，屬于平流層飛艇設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著科技的不斷發(fā)展，全球范圍內(nèi)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋、地球遙感成像、空間觀測(cè)、大氣測(cè)量、資源監(jiān)控以及軍事偵察等方面的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。發(fā)展可靠的平流層飛行器平臺(tái)是解決上述需求問(wèn)題的有效手段之一。平流層飛艇是目前主流的平流層低動(dòng)態(tài)平臺(tái)，相對(duì)于其他類型飛行器，平流層飛艇具有駐留時(shí)間長(zhǎng)、造價(jià)低廉、覆蓋區(qū)域廣、響應(yīng)相對(duì)迅速等優(yōu)點(diǎn)，因而成為近年來(lái)各國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。

作為開(kāi)發(fā)臨近空間的工具，平流層飛艇必須具備完整的升空、駐空與降落能力。平流層飛艇的升空與駐空環(huán)節(jié)已提出了多種方案，并得到了相應(yīng)的飛行試驗(yàn)驗(yàn)證；其降落方案尚未有相對(duì)成熟的解決方案。目前，絕大多數(shù)的平流層飛艇降落為非成形降落。非成形降落方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，易于控制。但是，非成形降落方案隨機(jī)性較大，無(wú)法保證所有部件100％完好定點(diǎn)回收。因此，開(kāi)發(fā)具備高可靠性、高復(fù)用能力的降落方案是實(shí)現(xiàn)平流層飛艇應(yīng)用的重要內(nèi)容之一。

平流層飛艇慣量較大、動(dòng)力系統(tǒng)相對(duì)較弱，橫跨高空和低空兩個(gè)空域的飛艇控制難度較大，因此平流層飛艇的精確返場(chǎng)回收技術(shù)難度較高。此外，大型低空常規(guī)飛艇返場(chǎng)飛回艇庫(kù)時(shí)易受側(cè)風(fēng)影響，發(fā)生碰撞事故，存在較大的安全隱患，是飛艇應(yīng)用受限的原因之一。平流層飛艇實(shí)現(xiàn)高可靠性回收，需解決大尺寸、大慣量飛行器精確安全返場(chǎng)問(wèn)題，避免返場(chǎng)事故發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明從工程實(shí)際出發(fā)，利用現(xiàn)有平流層飛艇技術(shù)，結(jié)合其降落實(shí)際工況，提供了一種具備高可靠性、高復(fù)用能力的成形安全回收方案。

本發(fā)明的流程為：

平流層飛艇定點(diǎn)成形返場(chǎng)回收方案由機(jī)動(dòng)至預(yù)測(cè)落點(diǎn)、穿越急流區(qū)、低空返場(chǎng)和降落回收四個(gè)步驟組成。首先，利用預(yù)測(cè)降落軌跡算法反向推算高空啟動(dòng)降落位置，并控制飛艇飛至該預(yù)定位置，關(guān)閉高空推進(jìn)裝置；然后，啟動(dòng)降落程序，利用主囊體閥門與副氣囊閥門調(diào)節(jié)飛艇維形，快速穿越急流區(qū)；接著，在飛艇抵達(dá)預(yù)定高度后，啟動(dòng)低空推進(jìn)裝置，控制飛艇飛至地面降落區(qū)域上空(低空三維降落)；最后，飛艇抵達(dá)降落位置上空5～50m處，啟動(dòng)快速放氣，使飛艇降落至預(yù)定保護(hù)區(qū)。

本發(fā)明一種平流層飛艇定點(diǎn)成形返場(chǎng)方案由以下部分組成：

1.平流層飛艇定點(diǎn)安全回收策略

如圖1所示，平流層飛艇定點(diǎn)安全回收方策略由以下四個(gè)步驟組成：機(jī)動(dòng)至預(yù)測(cè)起始落點(diǎn)、安全穿越急流區(qū)、低空安全返場(chǎng)和安全降落回收。平流層飛艇經(jīng)過(guò)降落軌跡預(yù)測(cè)算法，解算出降落至預(yù)定落點(diǎn)所需的高空位置，機(jī)動(dòng)飛行至高空預(yù)定位置啟動(dòng)降落程序；利用浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行飛艇維形，快速安全穿越對(duì)流層急流區(qū)；利用低空推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行低空返場(chǎng)機(jī)動(dòng)；機(jī)動(dòng)至預(yù)定降落裝置后實(shí)施快速放氣與分解回收。

2.平流層飛艇安全回收預(yù)測(cè)降落軌跡算法