[发明专利]一种平流层飞艇定点安全回收方法

说明书

一种平流层飞艇定点安全回收方法，包括：平流层飞艇定点安全回收策略、平流层飞艇安全回收预测降落轨迹算法、平流层飞艇低空安全回收方法及平流层飞艇安全回收装置设计方法。该方法实现飞艇的定点安全返场回收，易于实现，保证飞艇部件100％完好回收。飞艇配备高低空两套推进系统，无需额外添加调速与变桨矩机构，适应高低空飞行工况，增加了其动力系统可靠性。本方法中预测降落技术使飞艇无需在急风区进行大动力机动飞行，降低了其动力系统和能源系统的设计约束，降低了急风区进行动力飞行所带来的风险。降落装置的设计可有效降低飞艇降落过程中由于侧风所引起的飞行事故，提高回收安全性；回收平台可大幅度降低未知风险，提高回收效率。

技术领域

本发明提供一种平流层飞艇定点成形返场并安全回收方案，它为平流层飞艇提供一种易于实现的成形安全回收方案，属于平流层飞艇设计技术领域。

背景技术

随着科技的不断发展，全球范围内的无线网络覆盖、地球遥感成像、空间观测、大气测量、资源监控以及军事侦察等方面的需求越来越强烈。发展可靠的平流层飞行器平台是解决上述需求问题的有效手段之一。平流层飞艇是目前主流的平流层低动态平台，相对于其他类型飞行器，平流层飞艇具有驻留时间长、造价低廉、覆盖区域广、响应相对迅速等优点，因而成为近年来各国争相发展的热点领域之一。

作为开发临近空间的工具，平流层飞艇必须具备完整的升空、驻空与降落能力。平流层飞艇的升空与驻空环节已提出了多种方案，并得到了相应的飞行试验验证；其降落方案尚未有相对成熟的解决方案。目前，绝大多数的平流层飞艇降落为非成形降落。非成形降落方案实现简单，易于控制。但是，非成形降落方案随机性较大，无法保证所有部件100％完好定点回收。因此，开发具备高可靠性、高复用能力的降落方案是实现平流层飞艇应用的重要内容之一。

平流层飞艇惯量较大、动力系统相对较弱，横跨高空和低空两个空域的飞艇控制难度较大，因此平流层飞艇的精确返场回收技术难度较高。此外，大型低空常规飞艇返场飞回艇库时易受侧风影响，发生碰撞事故，存在较大的安全隐患，是飞艇应用受限的原因之一。平流层飞艇实现高可靠性回收，需解决大尺寸、大惯量飞行器精确安全返场问题，避免返场事故发生。

发明内容

本发明从工程实际出发，利用现有平流层飞艇技术，结合其降落实际工况，提供了一种具备高可靠性、高复用能力的成形安全回收方案。

本发明的流程为：

平流层飞艇定点成形返场回收方案由机动至预测落点、穿越急流区、低空返场和降落回收四个步骤组成。首先，利用预测降落轨迹算法反向推算高空启动降落位置，并控制飞艇飞至该预定位置，关闭高空推进装置；然后，启动降落程序，利用主囊体阀门与副气囊阀门调节飞艇维形，快速穿越急流区；接着，在飞艇抵达预定高度后，启动低空推进装置，控制飞艇飞至地面降落区域上空(低空三维降落)；最后，飞艇抵达降落位置上空5～50m处，启动快速放气，使飞艇降落至预定保护区。

本发明一种平流层飞艇定点成形返场方案由以下部分组成：

1.平流层飞艇定点安全回收策略

如图1所示，平流层飞艇定点安全回收方策略由以下四个步骤组成：机动至预测起始落点、安全穿越急流区、低空安全返场和安全降落回收。平流层飞艇经过降落轨迹预测算法，解算出降落至预定落点所需的高空位置，机动飞行至高空预定位置启动降落程序；利用浮力调节系统进行飞艇维形，快速安全穿越对流层急流区；利用低空推进系统进行低空返场机动；机动至预定降落装置后实施快速放气与分解回收。

2.平流层飞艇安全回收预测降落轨迹算法