充气式刚体结构硬式飞艇制造技术

本实用新型专利技术涉及一种充气式刚体结构的硬式飞艇，飞艇主体由充气式刚性骨架外罩蒙布组成，刚性骨架由若干高强度气密性材料制成密封且充填高压气体的刚性气柱铰接组成，刚性骨架外罩蒙布，艇体内部有若干处于零压状态的充有浮升气体的气囊来产生静升力，艇体外部安装有发动机、螺旋桨、方向舵、升降舵。本实用新型专利技术兼顾了软式飞艇和硬式飞艇的诸多优势，具有载荷能力强、结构新颖、容易小型化、应用灵活等特点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种充气式刚体结构的硬式飞艇，属于飞行器领域中浮空器分支。
技术介绍
飞艇按其结构特点可分为软式、半硬式和硬式三类。硬式飞艇通常由刚性骨架外罩蒙布 或金属薄皮构成，从而方便分布飞艇的静升力与气动力载荷，极大的增加了载荷能力，同时， 因其艇体内部与外部等压而使得蒙皮无须保证气密性。历史上，硬式飞艇是重型载荷的承载者，这类飞艇体型巨大，机动性相对较差。硬式飞 艇的重量主要来自于刚性骨架，保证机械强度的同时最大限度的减轻材料质量，是硬式飞艇 研究的主要课题之一。飞艇较其他飞行器一个显著的优势在于它潜在的长滞空时间，而现阶段软式飞艇都面临 着漏氦的问题，这使得这一优势不能有效发挥。周此，如何解决漏氦问题，也成为各国飞艇 制造领域研究的重点。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种材质轻、相对载重大、滞空时间长、漏氦率低、具有优 异气动外形的硬式飞艇。本技术的技术解决方案是'飞艇系统由结构部分(包括刚性骨架、蒙布、氢氦等浮 升气体气囊、载荷舱、尾翼等)、能源动力推进系统(包括发动机、螺旋桨、燃油系统和供电 系统等)、导航控制系统和通信系统等部分组成。其中，刚性骨架由若干高强度气密性材料制 造的高压气柱铰接接而成，各气柱之间采用压力管与阀门按照一定顺序连接压力控制系统；飞艇依靠艇体内部若干个氢氦等浮升气体气囊产生静升力来平衡艇体绝大部分自重，艇体尾 部安装发动机和螺旋桨组成动力推进系统，通过方向舵及升降舵控制飞艇的升降、姿态和飞行方向。 ， .艇体为倒锥式类纺锤外型，具有较低的阻力系数。艇体受刚性骨架支撑，以保证外型符 合要求。骨架外罩蒙布，用以维持飞艇的流线型外形。蒙布选择轻质材料，要保证一定的机 械强度和抗紫外抗老化能力，不需要保证气密性。刚性骨架设计为本新型的一个显著特征。为保证足够的机械强度，传统硬式飞艇骨架由 金属材料或者新型复合材料制成，选材遵循尽可能轻的原则。本新型选材彻底抛弃传统飞艇 的架构观念，以高压气体灌入极轻柔性囊体材料制成的管状密封体而形成的刚性气柱作为飞3艇骨架的基本构成单元，大大降低了硬式飞艇的重量。各刚性气柱通过铰接、粘合、热熔等 方式形成一个整体，部分气柱充当艇体母线构成整个飞艇的艇体外型。通过前期试验验证， 目前常见的囊体材料制造的刚性气柱可承受的内外压差超过50KPa,在这一压差下，刚性气 柱可以横向承受数百公斤的重量而不弯曲，我们可近似认为气柱是刚性体。在使用特定的材 料和工艺后，气柱内外压差已经达到0. l~latm(latm = 1.01xl05Pa,即为一个大气压)，其机械特性将接近传统的硬式飞艇材料。高压空气柱有其简单而独特的压力调节系统，以使气柱内的压力维持在一定范围内，保 证气柱的刚体特性。氦气囊内存储氦气，是飞艇升力单元。艇体内部均匀分布一个或者多个氢氦等浮升气体 气囊。囊体选用超薄超低泄漏材料，不需保证抗撕裂强度。氢氦等浮升气体气囊采用零压模 式，即该气囊内气体压力与外界大气压等同。目前，此类囊体材料的泄漏率已达到lml.D—、atm—、m—2 (即常温下，1平方米该材料1天，1大气压压差下，泄漏量不超过lml)。尾翼用于保证飞艇的稳定性和操纵性，其固定在艇体外侧的后端，尾翼采用"十"型、 "X"型或者倒"Y"型布局，每个舵面可独立偏转±30° 。 发动机和螺旋桨安装在艇体尾部，为飞艇提供前飞动力。载荷舱内置囊体中部，舱内安装导航控制系统、通信系统、能源系统和压力控制系统等。 相比传统飞艇，本技术有如下优势 .(1) 由于采用了刚性气柱这一新的设计思想，大大减轻了飞艇自重，增加了载荷能力。 这一新的思想的提出，使得硬式飞艇小型化成为可能，大型运输飞艇上部分采用这种新型结 构，这一优势无疑也会十分明显。(2) 由于氢氦等浮升气体气囊采用了零压工作模式，使得泄漏率相较于传统飞艇降低了 2 3个数量级，这使得"长时间滞空"这一浮空器界竞相追逐的目标能够完美实现；(3) 由于采用了载荷舱内置设计和优化的艇体母线，新型飞艇设计方案的阻力系数比传 统设计的要小；硬式结构也使得飞艇在高速飞行时无须考虑变形问题，从而使得飞艇具有较 高的机动性。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。 附图说明图1是本技术一个实施例的外观图。 图2是图1实施例中新型飞艇的侧视图。 图3是图1实施例中新型飞艇的俯视图。图4是图1实施例中新型飞艇的剖面图。图中l.刚性气柱，2.蒙皮，3.氢氦等浮升气体气囊，4.载荷舱，5.尾翼，6.发动机及 螺旋桨，7.横向气柱。具体实施方式以下结合附图和六气柱结构的一个具体实施例对本技术作进一步介绍，但不作为对 本技术的限定。如图1所示，飞艇主体由刚性气柱1和蒙皮2构成，在地面将蒙皮2、囊体等展开，向 气柱内充入气体，使其内外压差达到0.03 0.1atm，调整充气顺序使横向气柱7将纵向气柱位 置固定，形成如图3所示纵截面为正六边形的艇体。然后拉开蒙皮拉链进入飞艇内部，安装 载荷舱4、飞艇控制系统、艇内载荷及燃油等系统。在飞艇外部安装好尾翼5、发动机、螺旋 桨6及锚泊着陆装置，再向氢氦等浮升气体气囊3充入浮升气体，使其满足飞艇浮力要求， 最后启动压力控制系统使刚性气柱的压力达到设计值。启动发动机，进行发动机、通讯、测 量、控制等测试后，飞艇可以滑翔起飞。飞控计算机主要监测燃油量、刚性气柱的压力控制系统、发动机工作情况，导航飞控系 统控制发动机的油门和尾翼。飞艇的航速由控制发动机及螺旋桨6来完成，飞艇姿态由控制 尾翼5实现，调节垂直尾翼舵面偏转实现偏航控制，调节水平尾翼舵面偏转实现俯仰控制。权利要求1.一种充气式刚体结构硬式飞艇，飞艇主体为充气式刚性骨架、浮升气体气囊和蒙布外罩构成。2. 根据权利要求1所述的飞艇，其特征是刚性骨架由若干高强度气密性材料制成密封 的、充填高压气体的刚性气柱铰接组成，刚性骨架外罩有蒙布外罩。3. 根据权利要求1所述的飞艇，其特征是艇体内部均匀分布一个或者多个浮升气体气囊。专利摘要本技术涉及一种充气式刚体结构的硬式飞艇，飞艇主体由充气式刚性骨架外罩蒙布组成，刚性骨架由若干高强度气密性材料制成密封且充填高压气体的刚性气柱铰接组成，刚性骨架外罩蒙布，艇体内部有若干处于零压状态的充有浮升气体的气囊来产生静升力，艇体外部安装有发动机、螺旋桨、方向舵、升降舵。本技术兼顾了软式飞艇和硬式飞艇的诸多优势，具有载荷能力强、结构新颖、容易小型化、应用灵活等特点。文档编号B64B1/08GK201385779SQ20092006335公开日2010年1月20日 申请日期2009年2月24日 优先权日2009年2月24日专利技术者颀 郭 申请人:颀 郭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种充气式刚体结构硬式飞艇，飞艇主体为充气式刚性骨架、浮升气体气囊和蒙布外罩构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭颀，
申请(专利权)人：郭颀，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]