[发明专利]一种临近空间浮空器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种临近空间浮空器及其控制方法，浮空器包括携带球、保护球、平漂载体球和负载，所述平漂载体球设置在所述保护球内，该平漂载体球和保护球同时与位于下侧的所述负载连接，所述携带球连接在所述保护球的上侧，且所述携带球和保护球之间设置有切断连接的分离装置。本发明利用净举力经验公式给平漂球充入合适的浮力气体，在白天施放，平漂球系统通过外套气球进行保护隔离阳光和臭氧，通过串球携带的方式将平漂系统带入指定高度进行平漂，通过抛舱装置实现浮空器载体的昼夜转换，使胶乳气球平漂时长最长能达到24小时。

技术领域

本发明属于探空技术领域，具体为一种临近空间浮空器及其控制方法。

背景技术

临近空间指距离地球表面20～120km高度的空域，其范围介于普通航空器最高运行高度与天基卫星最低轨道高度之间，具有重要的军事与科研研究价值。临近空间浮空器成为临近空间飞行器发展的首选方向，常见临近空间浮空器主要包括平流层飞艇、超压气球以及高空气球等利用浮力长时驻空的飞行器。此类临近空间浮空器优点众多，特点突出：1)、滞空时间长，无论是飞艇还是气球均使用氦气的浮力气体升空，区别于普通航天器，其不消耗大量能源即可实现长时间停留飞行，可连续数天乃至一年的执行相关科学或其他任务；2)、施放灵活响应快。高空气球施放基本不受时间和地点的限制，可以随时依据要求施放升空，运输储存也远比普通航天器简单；3)、与飞机相比较，临近空间浮空器飞行高度更高，不仅仅是监测范围扩大，由于临近空间独特的空间环境，其科学研究价值也更大；4)、若作为军事用途，其隐身和规避性更好，天然橡胶或各种塑料材质的浮空器，几乎无法被雷达所探测到，而且一般的导弹也无法达到此高度；5)、运行成本低，临近空间浮空器比起飞机和火箭来说成本要低太多，尤其是高空气球浮空器成本更是极地。

近年来，世界各大强国都对临近空间给予了高度重视，力争在这场临近空间的开发利用中占得先机。例如美国航空航天局使用超压气球在临近空间来代替飞机和运载火箭执行任务；谷歌公司已经实现用临近空间超压气球为某些国家或地区在遭受自然灾害后提供手机信号和上网服务。

目前，现有的临近空间长航时浮空器均采用超压气球或飞艇，通过压缩机在高空调节气量来达到长时间平漂的目的。这是因为胶乳气球本身耐老化、耐氧化有限，即使改性也无法超过其极限，所以一般胶乳平漂气球只能维持几个小时，时间过长就会因紫外、臭氧等因素老化漏气，导致无法长时间平漂。但是超压气球飞行器或飞艇存在以下几个缺点：1)、比起胶乳气球几百到数千的价格来说，其造价昂贵，一般多达几百万到上千万不等；2)、该类气球在高空由风机抽气与排气控制高度，所以能源系统不足也是关键问题，导致气球无法长时间平漂；3)、临近空间超压球体型巨大，施放需耗费巨大的人力物力，还需要专用场地，有风等天气也无法施放，使用局限性大。虽然国外的长航时浮空器较为先进，但也仅仅解决了能源不足的问题，能长时间平漂，但是其造价依然十分昂贵，施放也较为复杂受环境影响严重。国内临近空间长航时浮空器研究工作尚不成熟，超压气球只能维持数小时平漂，胶乳平漂更短，缺少跨昼夜能力的临近空间平漂气球载体。

发明内容

本发明目的在于提供一种临近空间浮空器及其控制方法，从而解决上述问题。

为实现上述目的，本发明首先公开了一种临近空间浮空器，包括携带球、保护球、平漂载体球和负载，所述平漂载体球设置在所述保护球内，该平漂载体球和保护球同时与位于下侧的所述负载连接，所述携带球连接在所述保护球的上侧，且所述携带球和保护球之间设置有切断连接的分离装置。

进一步的，所述保护球的上下端设置有通过连接绳连接的球柄，所述保护球上端的球柄与所述分离装置连接，下端的球柄与所述负载连接。

进一步的，所述负载上设置有抛仓装置和测量仪器。

进一步的，与所述负载连接的球柄上设置有可自动打开的降落伞。

进一步的，所述保护球下端的球柄与负载之间的距离大于30米。