[发明专利]一种电磁波飞艇

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁波飞艇，特别是一种自身不需要携带蓄电池等能源的可远程接收微波能来提供飞行动力的飞艇。

背景技术

电磁波飞艇是较早用于航空领域的飞行器之一，这主要是因为飞艇具有突出的优点，比如垂直起降，可较长时间悬停或缓慢行进、噪音小、污染轻，而且随着飞艇广泛使用了氦气填充，安全性也大大改善。

传统的飞艇飞行动力主要依靠自身携带的蓄电电源或自身装备的发电设备，而不论是蓄电电源还是发电设备都存在很大的不足：第一、电源或发电装置自身质量较大，这就为整个飞艇的负荷和载荷带来了很大的影响；第二、无论是蓄电电源还是发电装置它都有一个使用期限范围，一旦电源耗尽或者发电装置的燃料耗尽，飞艇就将停止工作，只能停靠补充能源，这对飞艇长距离或长时间工作是很不利的。

随着研究的不断深入，一种新的输能方式开始走进人们的研究领域——微波输能。1975年美国国家喷气推进实验室JPL在加州演示了收发两端相距1英里的微波功率传输系统，该系统接收端整流天线得到了30Kw的直流功率；1987年，加拿大成功的让机翼长为4.5 m的飞机在2.45 GHz的微波功率驱动下，在低空飞行了20分钟；1994年—1995年日本也进行了地面上两点间的微波无线传输能量实验，接收装置是一个3.2米×3.6米的大型整流天线阵，整个整流天线阵的微波—直流转换效率达到了46%；1996年12月，法国在美国、俄罗斯、日本等国支持下，成功研制了一个微波无线供能系统，此系统在留尼旺岛冈巴桑峡谷，将电能以微波波束的形式从峡谷的项端传送到底部，解决了峡谷内小

村庄的生活、通信用电问题；2000年6月美国科学家利用微波将一小型飞行器成功地运入太空，标志着人类利用微波能量取得突破性进展。

本发明根据以往飞艇的功能不足和目前对微波输能的研究，提供了一种可以利用微波输能、能够长时间工作的飞艇。

发明内容

    本发明所要解决的技术问题是：针对传统飞艇供能上存在的缺陷和目前微波供能的优势，提供了一种新型飞艇，具有能够长时间、长距离工作，质量轻，结构简单等优势。

本发明所采用的技术方案是：飞艇所需的能量由微波无线输送，该飞艇无需携带任何燃料，能悬空活动并拍摄地面图片，然后传送到地面控制系统。                            该飞艇包括：地面电磁波发射系统、飞艇系统、通信系统。地面电磁发射系统包括高增益定向发射天线1、微波发生器；飞艇2系统包括飞艇气囊3、传动轴6、螺旋桨4、固定架5、电机8、运载舱11、起落架12、整流天线阵列7；通信控制系统包括飞艇搭载的通信控制设备和地面控制中心设备。

高增益定向发射天线1可以根据需要在飞艇2长时间工作的地域安装，也可以在飞艇2过往的沿线安装，在微波输能的有效距离内安装即可。高增益定向发射天线1具有自动调姿功能，可以保证天线1始终指向飞艇上的整流天线阵列7，减少因飞艇姿态变化带来的供能不足的影响。

飞艇2的气囊3中的填充气体主要是氦气，可以保证飞艇飞行的安全。运载舱11位于气囊3的下方，运载舱11上装有可供进出的舱门9、眩窗10，前面装有视野开阔的大窗户15，给操作者的观察带来了极大的便利；摄像头13和探照灯14位于运载舱11前面的下方部位；起落架12安装在运载舱11的下面。

推进电机8固定在气囊3和运载舱11之间，传动轴6通过固定架5安装在气囊3的下方。电动机8通过传动轴6带动螺旋桨4运转直接产生空气推力来控制飞艇2的飞行状态。

整流天线阵列7固定在运载舱11后部，通过换能装置与推进电机8连接，可以把接收到的地面发射的电磁波经过转换后直接输送给推进电机8，实现微波动力。

通信控制系统包括飞艇搭载的通信控制设备和地面控制中心设备。飞艇上搭载的通信控制设备主要由微控制器、射频通信模块、图像采集处理模块、飞艇动力控制模块以及以他模块组成。地面控制中心设备主要由射频通信模块、微控制器和计算机系统组成。

本发明的主要工作原理是：依靠接收地面发射的微波功率，经飞艇上安装的接收天线阵列和整流电路把微波能量转换为可用的直流电能，为飞艇的动力和搭载设备提供能源，用以完成飞行控制和数据采集等活动，并将采集的数据信息传送到地面控制系统中心。本发明采用微波整流天线技术，加之可靠的电磁兼容系统设计、高定向性发射天线和高功率微波源，保证了较高的转换效率，使微波能以很窄的波束形式发射，集中微波能量定向传输，同时大功率的微波功率源，保证了高频率稳定度和微波波束的稳定。