[发明专利]一种气动肌肉变体平流层飞艇

说明书

本发明提出一种气动肌肉变体平流层飞艇，包括外层气囊、加压管结构、气动肌肉以及气动肌肉控制结构。变体气囊内升力气体随着飞行高度的上升而膨胀时，气囊体积在内部加压管结构和气动肌肉装置的联动作用下随之变大，气囊外形在变化的同时能保证一定的刚度，下降时则相反。本发明在低空时气囊体积小，高空时气囊体积变大，低空时迎风面积小，减小了风阻。有内部加压管结构作为外层气囊的支撑，气囊内的气囊压差可以取小值，减小了外气囊囊布材料的强度要求，在同样要求下，可减小外气囊材料单位面积的重量。气囊超压由500帕可减小到120帕。

技术领域

本发明涉及高空飞艇技术领域，具体为一种气动肌肉变体平流层飞艇。

背景技术

现有常规飞艇主要包括软式飞艇、硬式飞艇和半硬式飞艇，由于其气囊重量及结构的限制，飞行高度通常小于4000米。常规飞艇的主要特征是在飞艇平飞、爬高和下降过程中，产生浮力的气囊的外形保持不变，飞艇内由于结构的不同，设计有装空气的副气囊、氦气囊或其他气体气囊，结构重量相对较大。

平流层飞艇的飞行高度达到20000米，其浮力气体——氦气由地面到目标高度的体积膨大达到14倍或以上。如要求常规飞艇飞升到20000米，则在地面其气囊中95％的空间是空气，因此重量大；同时，常规飞艇气囊体积大小不变，在地面的体积和20000米同样大，因此在低空飞行时阻力很大，抗风能力低。基于这两点，要求传统飞艇飞行到20000米高空，对气囊材料、能源等技术提出了极高的要求。因此，目前采用传统构形设计的飞艇飞行于平流层还有待于多项基础技术的突破。

现有平流层飞艇主要采用了高空气囊的原理，但外形变为椭球状的雪茄形，如美国的高空哨兵(HiSentile)平流层飞艇。

国外的变体飞体主要有两种，一种是2000年间美国提出的多个筒体套嵌伸缩气囊，由于重量大，结构复杂，没有工程实用性，进行了一段时间的概念宣传后就没有进一步的研究；二是高空哨兵(HiSentile)平流层飞艇，其气囊就是一只可变形的气球，其外形在上升和下降过程如同施放高空气球一样变化不定，外形可变但不可控，有效载荷小，不能有效回收和重复利用。

国内目前主要公开了三种变体飞艇：一是605所周雷2006年提出的一种飞艇变容积气囊，内有伸纵向伸展装置，经过试验保证可控外形的变体容积只能达到三倍，与平流层要求的14倍还有差距；二是珠海新概念提出的一种变体飞艇，气囊在径向变体，由于没有利用气体的高度差而引起的压差特性，因此机构复杂，重量大，实用性不强，目前没有进一步研究；三是38所提出的种可纵向变形的气囊，仅进行了功能的构想，实用也存在问题。

发明内容

本发明的目的是：

1、减小平流层飞艇的气囊体积，特别是飞艇在地面的体积，增回地面的可操作控制性。

2、实现飞艇在一定的刚度和外形的条件升空回收。

3、实现飞艇的可重复使用。

4、降低飞艇气囊的工作超压，降低气囊强度要求，减轻气囊结构重量。

为此，提出了一种气动肌肉变体平流层飞艇。

本发明的技术方案为：

所述一种气动肌肉变体平流层飞艇，包括外层气囊1，其特征在于：还包括加压管结构2、气动肌肉18以及气动肌肉控制结构；

所述加压管结构2包括纵向加压管结构和斜向加压管结构；纵向加压管结构分为左纵向加压管14、右纵向加压管23和上纵向加压管16，斜向加压管结构分为左斜向加压管15和右斜向加压管17；纵向加压管结构与外层气囊1由纤维织物联接或绑扎在一起；左斜向加压管15两端与左纵向加压管14和上纵向加压管16采用铰接方式或由纤维织物软式联接；右斜向加压管17两端与右纵向加压管23和上纵向加压管16采用铰接方式或由纤维织物软式联接；