[发明专利]辅升气球带宽体可变翼的平流层飞艇稳态升降的方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞艇领域，尤其涉及平流层飞艇领域。

背景技术

在21世纪初，平流层飞艇备受各大国的关注，预测应用领域遍布民用、警用、准军用、军用等；目前，平流层飞艇多应用于海洋研究、抢险救灾、城市交通管理等民用领域。

平流层飞艇是一种轻于空气的浮空器，依靠空气浮力驻空，可以长期悬浮于平流层高空，由太阳能为其提供能源动力，并带有推进系统，具有不依赖机场或跑道可实现垂直起降、能悬停于任意地理位置上空，运行高度超出空管范围，不受对流层恶劣天气影响，可全天侯全天时连续工作，并且除了需要地面指挥和数据接受处理设施，几乎不需要其他地面基础设施支持，各个方面有着无与伦比的优势。

但是当前平流层飞艇技术还不是很成熟，飞艇形状多是水滴状的单艇身，导致太阳能发电装置铺设面积有限，加上光能转化功率有限，从而限制了飞艇的功率，飞艇动力不足的情况下飞艇抗风能力就弱，整个飞艇不论是受控能力还是承载能力都十分有限，但是如果单纯只考虑增加飞艇的上表面面积，过大的飞艇受到的阻力就大，机动能力降低，控制起来不方便，也不是很实用。

另一方面，现有的平流层飞艇调节高度能力有限，一般是昼间氦温差高时则飘升至30000米左右，在夜间氦温差低时则降至18000米~20000米，甚至跌落至对流层，遇到强风被吹落，飞艇没有办法控制飞行姿态也没有办法控制巡航高度，可控性太差，容易造成致命损坏。

还有当前平流层飞艇的起飞方法采用的是非稳态升降方法，起飞时，没有充气的飞艇被向上提升至平流层后才展开成型，这种方法的弊端很多，一方面升到平流层才展开飞艇不能很好的保证太阳能电池在飞艇背部平整铺设，另一方面是这种起飞方法使得飞艇在经过对流层的时候，如果遇到强风带或者大风的时候甚至都不能平安穿过对流层到达平流层。当前平流层飞艇的降落时多采用自毁式坠落的方法，就是飞艇将气囊用火工品爆裂，自毁式下落，一方面是落地点范围特别大，并且完全随机，大大降低了飞艇回收利用率，另一方面是这种下落方法对于仪器设备来说损坏严重，成本太高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种宽体可变翼的平流层飞艇，飞艇带有可折叠艇翼，艇翼上铺设太阳能电池，大大增加了太阳能发电装置的铺设面积，将光能转化成足够的电能驱动矢量推进器，使得飞艇动力十足，飞行起来可控性和承载能力显著提升。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

宽体可变翼的平流层飞艇，包括宽艇体、太阳能发电装置、矢量推进器、折叠艇翼、压力系统和飞控系统；宽艇体上部铺设安装有太阳能发电装置，折叠艇翼安装在宽艇体的两侧，折叠艇翼是骨架结构，且上部固定安装有太阳能发电装置的太阳能电池，折叠艇翼能折叠收缩或者平铺展开，矢量推进器对称的安装在宽艇体的两侧和宽艇体的后部，压力系统完成宽艇体的充气或者放气工作，太阳能发电装置为矢量推进器、压力系统、折叠艇翼和飞控系统供电，飞控系统分别与太阳能发电装置、矢量推进器、折叠艇翼和压力系统电连接，且分别控制太阳能发电装置、矢量推进器、折叠艇翼和压力系统工作。

最优的，该飞艇还包括副翼、尾翼、舵面和辅升气球装置，副翼设置于折叠艇翼后部，且副翼能相对于折叠艇翼调节角度，尾翼包括设置于飞艇尾部两侧的双水平尾翼和设置于飞艇尾部的上部的双垂直尾翼，舵面设置于尾翼后部，且舵面能相对于尾翼调节角度；辅升气球装置包括辅升气球、牵引绳和锁扣，所述锁扣固定安装在飞艇上部，且锁扣与飞控系统电连接，即锁扣受飞控系统控制锁定或者开启，辅升气球通过牵引绳固定在锁扣上，锁扣锁定时辅升气球与飞艇连接在一起，锁扣开启时辅升气球与飞艇分离。

最优的，所述宽艇体是由三个单囊体连体组合而成，宽艇体的长度与宽度的比例为2.1～2.5:1；一个单囊体位于中间，两个单囊体位于两侧，且中间的单囊体的头部突出于两侧的单囊体的头部；中间的单囊体水平位置高于两侧的单囊体，即三个单囊体在中间的单囊体下部围成一个吊舱空间；所述压力系统包括鼓风机和放气阀门，鼓风机和放气阀门均安装在单囊体上，鼓风机用于向单囊体中充气，放气阀门用于单囊体的放气；所述单囊体包括主气囊和设置在主气囊内部的副气囊，所述副气囊分为前副气囊和后副气囊，主气囊、前副气囊和后副气囊分别有压力系统完成充气或者放气工作，主气囊中充氦气，副气囊中充空气，副气囊的总容积占整个宽艇体容积的93%，主气囊的总容积占整个宽艇体容积的7%。