[发明专利]无人浮空器系统

说明书

技术领域

本发明涉及无人飞行器领域，具体涉及一种利用浮空器原理实现无人机的信息收集和通信功能的高效长航时无人浮空器系统。

背景技术

近年来，随着无人机技术和平台的发展，无人机逐渐向多任务方向发展，在很多领域发挥了重要和不可替代的重要作用。现有民用无人机主要集中在小型航模及小型旋翼飞行器上，因为效能有限，它们并不适合、也不能满足现今迅速增长的民用无人机需求。

由于无人机体积和动力有限，携带的燃料也很有限，所以续航时间不够理想，由此影响到无人机的核心能力，即信息收集能力。虽然也有无人机通过采用超大展弦比机翼，并在其机翼上方铺设太阳能电池板，兼有数台航空电机交叉工作以提供持续不断的动力，但其能源仍然入不敷出，并且这样的结构使得无人机的机动性受到了很大的限制。

为增加无人机的续航时间，需要尽可能减轻无人机的重量，因此飞机材料及各种机载设备就要采用大量高强度、低密度的高级复合材料。此外，无人机普遍采用先进的全电式控制系统，这些会增加无人机维护维修的难度及费用。目前无人机的采购情况明显和其发展投入不成正比，低采购数量导致无人机的单价居高不下。因此，从整体上看无人机的效费比较低。

发明内容

为了克服技术不足，本发明提供一种无人浮空器系统，包括弹头部1，杆体段2和推进段3，其中：

(1)弹头部1包括形状相同的两片中空的壳体4和气囊5，其中：

壳体4横截面为半圆型，当壳体4处于拼接状态时，通过头部壳体连接机构15将两片壳体4固定拼接在一起，壳体4内部的中空腔用于存放充气前的气囊5，当气囊5充气并迅速膨胀时，两壳体4分开；两片壳体4拼接后直径12-16厘米，长38-42厘米，厚度0.3-0.6厘米，壳体4的材料选用耐高温的一次性复合材料；气囊5采用层压材料，由靠近外部大气的防老化层、中间胶粘层和靠近气囊内部氦气的阻气层组成；

(2)杆体段2包括中空的圆柱体状中心杆体14、三个杆体外板8、三个杆体外板连接机构9、凹槽形螺旋桨舱10、从螺旋桨舱10伸出的杆状螺旋桨杆11、双叶螺旋桨12和内部设备13，其中

杆体外板8与中心杆体14之间的连接是通过杆体外板8上的锁钩16与中心杆体14上的锁芯17锁定的，锁钩16与锁芯17组合起来构成外板连接机构9；在无人浮空器系统未展开时，三片圆弧角度分别为120度的杆体外板8刚好覆盖在中心杆体14上，保护螺旋桨舱10内的双叶螺旋桨12，每个杆体外板8长度为60-80厘米，厚度为0.3-0.6厘米，杆体外板8的材料选用耐高温的一次性复合材料；

中心杆体14的长度与杆体外板8的长度一致，三个螺旋桨舱10沿圆周方向均匀布置，每个螺旋桨舱10呈截面为长方形的槽状，从中心杆体14凹进，在每个螺旋桨舱10内配置一个与其形状相适应的双叶螺旋桨12，螺旋桨舱10长30-40厘米，宽3-6厘米，深2-8厘米，螺旋桨杆11的一端与螺旋桨舱10连接，另一端与双叶螺旋桨12固定连接，螺旋桨杆11可伸缩，每个螺旋桨杆11长6-10厘米，每个双叶螺旋桨12直径30-35厘米，在中心杆体14的中空内部安装内部设备13，内部设备13包括气体抽放系统803、控制系统804、通信系统805、机载设备系统807、高能蓄电池和高度传感器；

其中通过紧固装置将气囊5的气囊接口固连至杆体段2的上端面内侧；

(3)推进段3是一个内含燃料的火箭助推器，在助推器尾部沿圆周方向均匀分布四个与无人浮空器系统轴线平行的梯形安定面，推进段3的直径与杆体段2相同，推进段3的长度为20-40cm，其中

通过中心杆体14上的舵机18和推进段3顶部的卡槽19实现推进段3与杆体段2的卡槽连接。

在本发明的一个实施例中，头部壳体连接机构15由锁钩6和锁芯7组成，锁钩6和锁芯7相向的一端可扣在一起形成扣紧的拼接配合，相反的一端分别固定连接到两片壳体4的大约中段内壁上。

在本发明的一个实施例中，弹头部1的两片壳体4拼接后直径为14厘米，长度为40厘米，厚度为0.5厘米，壳体4选用碳纤维复合材料；气囊5的防老化层选用聚氟乙烯，阻气层选用聚醋薄膜。

在本发明的一个实施例中，弹头部1的两片壳体4拼接后直径为14厘米，长度为40厘米，厚度为0.5厘米，壳体4选用环氧树脂复合材料；气囊5的防老化层选用聚氟乙烯，阻气层选用聚醋薄膜。