[发明专利]飞艇及其长时浮空能力保持方法

说明书

本发明具体涉及一种飞艇及其长时浮空能力保持方法，飞艇包括飞艇囊体和底部的吊舱，吊舱内设置有彼此连通的可再生燃料电池和水箱，水箱上设置有与飞艇外的加注机连通的注水口，飞艇囊体上设置有太阳能电池，囊体内部设置有氢气储气囊，太阳能电池与可再生燃料电池电连接，可再生燃料电池能够利用太阳能电池提供的电能将加注机提供的水电解为氢气补充至氢气储气囊。本发明的飞艇能够通过电解水的方式为飞艇囊体补充氢气，以此减少飞艇囊体内出现气体不足的现象，同时，在飞艇内水量不足的情况下，还可以通过飞艇外的加注机进行空中补水，以此提高飞艇的续航能力，降低飞艇的补给难度。

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种飞艇及其长时浮空能力保持方法。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

平流层飞艇能够在平流层高度(≥18km)长期驻空，并可以利用太阳能电池与储能电池组成循环能源系统，实现长时间的航行。在军事方面，平流层飞艇可以执行情报/监视/侦察任务；在民用方面，它能够作为通信中继，进行环境监测、信息收集、电信/电视服务等工作，具有飞行高度范围大、覆盖范围广等优点；相比人造卫星和固定翼太阳能飞行器具有更大的载荷能力和更宽裕的能量平衡达成条件。

要实现长期驻留和可控飞行，平流层飞艇需要实现能量平衡、浮重平衡和推阻平衡。能量平衡主要是对能源系统的要求，平流层飞艇的能源系统通常设计为在囊体上部铺设太阳能电池板，组成太阳能电池阵列，进行太阳能到电能的转换以供白天飞行，并可以把多余的电能通过储能电池储存起来供夜晚飞行，以此实现能量平衡。得益于平流层飞艇较大的载荷能力，更大的储能电池和更大面积的太阳能电池板为飞艇实现昼夜能量平衡带来更大的设计裕度。推阻平衡指平流层飞艇的推进系统在能量平衡的限制下能够实现任务需要的航线或驻留飞行。而浮重平衡就是飞艇通过自身的浮力保持高度。

没有骨架支持的平流层飞艇要想实现浮重平衡，就需要长时间的浮力保持能力和外形保持能力，其囊体需要维持内外气体压差在一定范围内，否则外形无法保持，飞艇的运动不再可控，无法继续完成驻空任务。压差会引起浮升气体有向外泄露的趋势，且囊体本体较大，表面积和不均匀的可能性也较大，长期驻空时很难保持永久的气密功能，长期来看气体渗漏很难避免，为长时驻空带来了挑战。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足提出的一种飞艇，本发明的飞艇能够通过电解水的方式为飞艇囊体补充氢气，以此减少飞艇囊体内出现气体不足的现象，同时，在飞艇内水量不足的情况下，还可以通过飞艇外的加注机进行空中补水，以此提高飞艇的续航能力，降低飞艇的补给难度。该目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的第一方面提供了一种飞艇，飞艇包括飞艇囊体和底部的吊舱，吊舱内设置有彼此连通的可再生燃料电池和水箱，水箱上设置有与飞艇外的加注机连通的注水口，飞艇囊体上设置有太阳能电池，飞艇囊体的内部设置有氢气储气囊，太阳能电池与可再生燃料电池电连接，可再生燃料电池能够利用太阳能电池提供的电能将加注机提供的水电解为氢气补充至氢气储气囊。

优选地，氢气储气囊与可再生燃料电池之间设置为双向管，氢气储气囊内的氢气能够通过双向管返回至可再生燃料电池。

优选地，氢气储气囊上设置有供氢阀和泄氢阀，供氢阀与可再生燃料电池连接，泄氢阀与飞艇囊体连通。

优选地，飞艇囊体上还设置有与可再生燃料电池连接的氧气储气囊，可再生燃料电池电解水产生的氧气能够补充至氧气储气囊。

优选地，氧气储气囊与可再生燃料电池之间设置为双向管，氧气储气囊内的氧气能够通过双向管返回至可再生燃料电池。

优选地，氧气储气囊与上设置有供氧阀和泄氧阀，供氧阀与可再生燃料电池连接，泄氧阀与外界大气连通。

优选地，飞艇还包括设置于吊舱内的变换器，太阳能电池通过变换器与可再生燃料电池电连接。