[发明专利]一种飞艇尾部矢量推力装置

说明书

技术领域

本技术涉及一种飞艇尾部矢量推力装置，该装置用于飞艇飞行过程中的俯仰、偏航姿态调节，并可辅助提高飞艇的飞行速度，属于浮空器控制领域。

背景技术

现有飞艇主要依靠尾翼舵面（蒙皮骨架式或充气膜式）偏转，实现飞艇的俯仰、偏航控制，从而实现飞艇的转弯、爬升、下降等动作。尾翼舵面（蒙皮骨架式或充气膜式）的偏转效果受到风载大小的限制，偏转范围一般在±30°范围内。依靠尾翼舵面偏转实现飞艇姿态调节主要存在两个问题：一是随着飞艇体积的逐渐增大，飞艇囊体长度增加，尾翼在飞艇上的安装位置（一般尾翼根前缘在距离囊体头部为艇身长度75％的位置）距离飞艇质心越远，尾翼的控制力臂较长，在受到风载作用下，尾翼舵面很难在短时间内克服飞艇的抬头/低头力矩，从而实现姿态的调整；二是随着飞艇飞行高度逐渐增高（目前各国研制飞艇飞行高度目标为20km左右），飞艇工作环境的风场变化剧烈，在穿越激流层时，最大风速达到120m/s的量级，而在20km高度平飞期间，风速普遍在10m/s以下，这样大的风场差异，对尾翼结构设计和依靠风场作用实现姿态调节带来困难。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种响应速度更快、控制范围更广、调节使用灵活的飞艇姿态调节装置，实现不依赖于外界风场快速调节飞艇俯仰和偏航姿态的目的。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述飞艇尾部矢量推力装置包括后端装有两自由度转台底座的尾锥；所述两自由度转台底座与转台控制器连接；Z轴旋转体通过两端的A螺旋轴安装于两自由度转台底座上，Z轴旋转体可绕A螺旋轴进行铅垂面内±90°偏转；Y轴旋转体通过两端的B螺旋轴安装于Z轴旋转体上，Y轴旋转体可绕B螺旋轴进行水平面内±90°偏转；所述Y轴旋转体上装有推力装置；所述推力装置与推力装置控制器连接，推力装置通过Z轴旋转体和Y轴旋转体的偏转实现矢量推力。

其中，所述尾锥采用圆台式结构，其前端通过搭扣和张线与飞艇囊体尾部连接，后端通过螺钉与两自由度转台底座连接；所述推力装置为电机或者为油机与螺旋桨的组合装置；所述转台控制器安装于飞艇尾部控制柜中；所述推力装置控制器安装于Z轴旋转体或Y轴旋转体上。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明中，Z轴旋转体和Y轴旋转体的偏转带动推力装置，使其可以在艇体水平面和铅垂面内进行±90°范围内倾转，产生一定的矢量推力，从而实现飞艇俯仰、偏航姿态调整和辅助加速的作用。显著提高了飞艇姿态（俯仰、偏航）调节的响应速度，增大了控制力矩，辅助增加飞行速度，提高了飞艇的环境适应能力。

附图说明

图1为本发明飞艇尾部矢量推力装置结构示意图。

图中：1－尾锥，2－两自由度转台底座，3－Z轴旋转体，4－Y轴旋转体，5－推力装置，6-A螺旋轴；7-B螺旋轴；注：坐标系以飞艇头部顶点为原点，ox轴正向与主气囊中心轴平行指向艇尾，oy轴正向与主气囊中心轴垂直指向上。

具体实施方式

实施例1

参见图1,所述飞艇尾部矢量推力装置包括后端装有两自由度转台底座2的尾锥1；所述两自由度转台底座2与转台控制器连接；Z轴旋转体3通过两端的A螺旋轴6安装于两自由度转台底座2上，Z轴旋转体3可绕A螺旋轴6进行铅垂面内±90°偏转；Y轴旋转体4通过两端的B螺旋轴7安装于Z轴旋转体3上，Y轴旋转体4可绕B螺旋轴7进行水平面内±90°偏转；所述Y轴旋转体4上装有推力装置5；所述推力装置5与推力装置控制器连接。

其中，所述尾锥1为圆台式结构，尾锥1前端通过搭扣和张线与飞艇囊体尾部连接，尾锥1后端通过螺钉与两自由度转台底座2连接；所述推力装置5为电机。