[发明专利]一种中轴变浮力软式浮空飞行器

说明书

本发明公开了一种中轴变浮力软式浮空飞行器，属于浮空飞行器技术领域，包括：载荷桶状框架、环状滑轨、主浮力球形气囊、硬质中轴空心管、余压气尾囊、气阀门、主悬挂半球状网绳、中轴变浮力装置、中轴浮力连接绳、飞行动力装置。用轻质浮升气体充入主浮力球形气囊产生静浮力，用中轴变浮力装置产生中轴变浮力，调整其合力可实现浮空飞行器的升降与悬浮。悬浮时启动飞行动力装置可平飞，推动飞行动力装置绕载荷桶状框架做水平旋转调整推力方向。中轴变浮力软式浮空飞行器，大幅度减少了装置的总重，提升了升力和飞行效率，采用了易于分离的软结构、软连接，飞行器的操控、调整、维护和地面服务都很简便。

技术领域

本发明涉及浮空飞行器技术领域，具体涉及一种中轴变浮力软式浮空飞行器。

背景技术

浮空飞行器是人类最早成功进入空中的工具，浮空飞行器的升力来自空气对于充满轻质浮升气体的气囊产生的静浮力，主要类型有热气球、系留气球和飞艇。随着世界技术的进步，飞行器与相应的飞行技术方法日新月异、层出不穷，可是浮空飞行器却进展不大，虽然也应用了不少新材料，但其技术方法理论仍然沿用的是二十世纪三、四十年代的思路，创新型的非传统设计的浮空飞行器非常少。

浮空飞行器基本的受力情况为：重力G，空气对其产生的静浮力F_浮，主动施加的外力F_外（系留绳的拉力、风或螺旋桨的推动力）、相对空气运动而产生的气动力F_动和空气阻力f。在竖直方向上控制其合力向上即可升空、向下即可降落。在水平方向上沿合力的方向运动。

竖直方向的力的控制是浮空飞行器的基础。近代浮空飞行器采用的竖直方向的力的控制思路有过四种：一是改变轻质浮升气体的数量或性质，如携带压缩的轻质浮升气体，对气囊充入或放出轻质浮升气体，也可通过加热或冷却气囊中的气体；二是通过外力，如系留绳的拉力；三是相对空气运动而产生的气动力F_动，四是在空中利用副气囊压缩空气或空中收集水分的重力。

目前浮空飞行器的竖直方向的力的控制主要采取了后两种思路，较为常见的为软式飞艇，一般为巨大的流线型纺锤体气囊、头部有固定用的锥形衍条、内部配置前后两个副气囊、两侧配有对称的推进系统、尾部有活动尾翼。但这类浮空飞行器往往有很多缺陷，如必须有符合空气动力学的优化外形、附加的气体压缩或控制构件较多、有很大的硬质刚性结构，据相关文献目前浮空飞行器的有效功能载荷仅占其整个静浮力的1/4-1/3，所以使整个飞行器重量很高、体积庞大、形体受限、无效载荷多，进而导致升降及转向操作缓慢、飞行阻力高、停放不便、能源消耗较大等一系列问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述浮空飞行器的缺陷问题，而提供一种中轴变浮力软式浮空飞行器。

本发明的基本结构装置包括载荷桶状框架、环状滑轨、主浮力球形气囊、硬质中轴空心管、余压气尾囊、气阀门、主悬挂半球状网绳、中轴变浮力装置、中轴浮力连接绳、飞行动力装置。所述主浮力球形气囊在下端连接带气阀门的余压气尾囊，在中轴位置留有一空心软管道，在主浮力球形气囊的空心软管道中插入硬质中轴空心管，然用将主浮力球形气囊塞入主悬挂半球状网绳中笼罩住，主悬挂半球状网绳下端牢固连接载荷桶状框架，用中轴浮力连接绳穿过硬质中轴空心管，上端牢固连接好中轴变浮力装置，下端也牢固连接载荷桶状框架，载荷桶状框架外安装环状滑轨，飞行动力装置安装在环状滑轨上的滑动模块，使之能沿滑轨围绕载荷桶状框架做水平旋转。中轴变浮力装置最好采用本人申请号为201710236408.2的《轮升伞可控升力高效能产生装置及使用方法》，这样在产生浮力时不会同时产生反扭矩，如采用电动旋翼直升装置必须同时配置反扭矩的平衡装置；飞行动力装置可采用电动旋翼推动，也可采用扑翼机构。用轻质浮升气体充入主浮力球形气囊使其升起产生静浮力，调整气囊在主悬挂半球状网绳中的位置，使硬质中轴空心管保持竖直，这样整个浮空飞行器即达到初始状态。