一种中轴变浮力软式浮空飞行器制造技术

本发明专利技术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。

A Mid-Axis Variable Buoyancy Flying Vehicle

The invention discloses a mid-axis variable buoyancy soft floating aircraft, which belongs to the technical field of floating aircraft, including load bucket frame, circular slide rail, main buoyancy spherical balloon, rigid mid-axis hollow tube, residual pressure air tail bag, air valve, main suspension hemispherical mesh rope, mid-axis variable buoyancy device, mid-axis buoyancy connection rope and flight power device. The static buoyancy is generated by filling the main buoyancy spherical balloon with light buoyancy gas, and the variable buoyancy of the middle axis is produced by using the variable buoyancy device of the middle axis. Adjusting the resultant force can realize the lifting and suspension of the floating aircraft. Starting the flight power device in suspension can fly horizontally, driving the flight power device to rotate horizontally around the load barrel frame to adjust the thrust direction. The mid-axis variable buoyancy soft-floating aircraft greatly reduces the total weight of the device and improves the lift and flight efficiency. It adopts a soft structure and soft connection which is easy to separate. The operation, adjustment, maintenance and ground service of the aircraft are very simple.

【技术实现步骤摘要】
一种中轴变浮力软式浮空飞行器
本专利技术涉及浮空飞行器
，具体涉及一种中轴变浮力软式浮空飞行器。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。控制充入轻质浮升气体的主浮力球形气囊所产生的静浮力略小于整个浮空飞行器（装置及载荷）的重力，启动中轴变浮力装置使其产生中轴变浮力，这个中轴变浮力通过中轴浮力连接绳与主浮力球形气囊所产生的静浮力共同作用在浮空飞行器主体载荷上，当这个合力大于浮空飞行器整个装置及载荷的重力，整个装置即可浮空而起。当浮空飞行器到达预定高度后，减缓中轴变浮力装置的作用，即可达到悬浮的效果，此时启动飞行动力装置即可平飞前行，推动飞行动力装置沿滑轨围绕载荷桶状框架做水平旋转可调整推力方向，如果主浮力球形气囊内压较大，可打开气阀门用余压气尾囊减轻囊内压力。停止中轴变浮力装置，不再产生浮力，由于充入轻质浮升气体的主浮力球形气囊所产生的静浮力小于整个浮空飞行器（装置及载荷）的重力，浮空器将逐渐降落，降落后可用收卷方式将余压气尾囊中的轻质浮升气体压回到主浮力球形气囊中。本专利技术有益效果是：主浮力球形气囊采用了球形这种最佳升力效率的外形来承担整个装置的大部分载荷重力；采用中轴变浮力装置产生变中轴变浮力通过软连接直接作用在浮空飞行器主体载荷上，不再使用目前浮空飞行器常用的两侧翼、尾翼和轴对称硬质刚性连接的动力系统，减少了浮空飞行器的重量和可能会侧向翻滚的风险；不使用飞艇类的气动力浮升方法，也就对整个飞行器的空气动力学的外形要求降低，因而不再使用副气囊这种体积庞大的装置构件而使用余压气尾囊进行压力调整，通过上述三点的影响充分减小了整个系统的重量和体积，使在同等飞行目的下所需要主浮力球形气囊的体积减小1/2-2/3。虽然没有考虑空气动力学的外形，但在同等载荷下大幅减小的外形体积也会导致其受到空气阻力的减小，因而其飞行效率也会有一定提高。浮空飞行器主体载荷部分与产生浮力的构件均为软连接，飞行动力装置直接以滑动形式安装在载荷桶状框架上，不再使用需要强化的重量大的硬连接或与囊体的直接连接，飞行动力与升降动力是两个系统，操控简便，也避免了连接挫断或囊体撕裂的隐患。整个装置大部分采用了软结构、软连接，很多装置构件可以极为轻松的分离，因此对整个飞行器的调整、维护和地面服务提供了很大便利。附图说明图1为本专利技术的基本结构装置示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术优选实施例的基本结构、主要特征、使用方法及产生的技术效果作进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施过程仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1示出了本专利技术的基本结构装置示意图，图中本专利技术的基本结构装置包括：载荷桶状框架1、环状滑轨2、主浮力球形气囊3、硬质中轴空心管4、余压气尾囊5、气阀门6、主悬挂半球状网绳7、中轴变浮力装置8、中轴浮力连接绳9、飞行动力装置10、滑动模块11。载荷桶状框架1可根据需要承载的载荷体积设计大小，载荷桶状框架1外壁牢固的固定两道有一定间距的平行环状滑轨2，上面安有滑动模块11，滑轨和配合的滑动模块为公知技术，此处不再赘述，飞行动力装置10固定在滑动模块11上，能沿滑轨围绕载荷桶状框架1做水平旋转。飞行动力装置10可采用电动旋翼推动，也可采用扑翼机构，此为公知技术所以不再赘述。主浮力球形气囊3可根据需要承载的载荷重量和相应的装置重量设计大小，形状为球形，在下端连接带气阀门6的余压气尾囊5，过球心的中轴位置用气囊同质材料做一空心软管道，用碳纤维管材制成硬质中轴空心管4，管径应略小于主浮力球形气囊3的空心软管道管径，管长应略大于主浮力球形气囊3的空心软管道管长，硬质中轴空心管4插入到主浮力球形气囊3的空心软管道中，用中轴浮力连接绳9穿过硬质中轴空心管4，其下端牢固连接载荷桶状框架1。主悬挂半球状网绳7可根据主浮力球形气囊3的体积设计成略大一点，材质与粗细需按设计载荷的大小确定，形状为上半部分为半球形网面，下半部分为由半球形网面汇集成的均匀分布的多道拉力绳，主悬挂半球状网绳7下端的多道拉力绳牢固连接载荷桶状框架1，将主浮力球形气囊3塞入主悬挂半球状网绳7中笼罩住，将中轴浮力连接绳9的上端穿过主悬挂半球状网绳7的球面中心位置牢固的与中轴变浮力装置8连接好。中轴变浮力装置5可采用轮升伞可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中轴变浮力软式浮空飞行器，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一种中轴变浮力软式浮空飞行器，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述载荷桶状框架外壁牢固的固定两道有一定间距的平行环状滑轨，上面安有滑动模块，飞行动力装置固定在滑动模块上，能沿滑轨围绕载荷桶状框架做水平旋转。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述主浮力球形气囊形状为球形，在下端连接带气阀门的余压气尾囊，过球心的中轴位置用气囊同质材料做一空心软管道，用碳纤维管材制成硬质中轴空心管插入到空心软管道中。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述主悬挂半球状网绳形状为上半部分为半球形网面，下半部分为由半球形网面汇集成的均匀分布的多道拉力绳，主悬挂半球状网绳下端的多道拉力绳牢固连接载荷桶状框架，主浮力球形气囊可塞入主悬挂半球状网绳中被笼罩住，中轴浮力连接绳的上端穿过主悬挂半球状网绳的球面中心位置牢固的与中轴变浮力装置连接。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：用碳纤维管材制成硬质中轴空心管插入到主浮力球形气囊的空心软管道中，所述中轴浮力连接绳穿过硬质中轴空心管，其下端牢固连接载荷桶状框架,上端穿过主悬挂半球状网绳的球面中心位置牢固的与中轴变浮力装置连接。6.一种中轴变浮力软式浮空飞行器的使用方法，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，启动中轴变浮力装置使其产生中轴变浮力，中轴变浮力与静浮力的合力共同作用在浮空飞行器主体载荷上，控制这个合力与整...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树强，
申请(专利权)人：王树强，
类型：发明
国别省市：山东,37