扁豆形飞船和相关控制制造技术

一种用来控制与飞船关联的偏航角（７）的系统，可以包括一个或多个与飞船关联的垂直控制表面（２５）、第一动力源（５４１）和第二动力源（５４２），每个动力源配置成提供与飞船关联的推力；和偏航控制器，所述偏航控制器配置成接收表示期望偏航角的输入。所述系统可以进一步包括通信地连接到所述偏航控制器、一个或多个垂直控制表面以及第一和第二动力源的控制装置。所述控制装置可以配置成从偏航控制器接收与期望偏航角对应的输出信号，并产生控制信号，该控制信号配置成改动所述一个或多个垂直控制表面、第一动力源、第二动力源至少其中一项关联的状态，以使所述飞船基本上实现期望偏航角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及扁豆形飞船。特别是，本专利技术涉及飞船和用来改善操控性和操作性的 相关控制。
技术介绍
自1783年Montgolfier兄弟的热气球首次成功载人飞行之后，空气静力学方面比 空气轻的飞船已经展现出重要作用。从那时起就进行了许多改进，但是载人热气球的设计 和概念仍然基本类似。这种设计可以包括用来承载操作者和乘客的吊舱、加热设备(例如， 丙烷喷灯)、和附连到吊舱并配置成填充空气的巨型机壳或包裹。然后，操作者可以使用该 加热设备加热空气直到热空气的浮力在机壳上施加足够的力来提升气球以及附连的吊舱。 已经发现，对这种飞船进行导航比较困难，主要是因为风海流以及缺乏为气球导向的推进 单元。 为了改善比空气轻的飞行这一概念，一些比空气轻的飞船演进成包括推进单元、 导航仪器以及飞行控制器。这种附加设备可以让这种飞船的操作者将推进单元的推力进行 导向，以使飞船根据需要前进。采用推进单元和导航仪器的飞船通常不使用热空气作为提 升气体(虽然也可以使用热空气)，而是许多操作者优选使用比空气轻的气体诸如氢气和 氦气。这些飞船还可以包括用来保持比空气轻的气体的机壳、机组区域和货物区域等等。飞 船通常为流线形，形成隔音罩或齐柏林飞艇形状(也称为"雪茄"形)，这种形状在减小阻力 的同时，可能让飞船遭遇不利的空气动力学影响(例如，天气突变和操控能力下降)。 除了传统热气球之外的飞船可以分成几种构造类型刚性、半刚性、非刚性和混合 型。刚性飞船通常具有刚性框架，这些框架包含多个非压縮气体单元或气球来提供升力。这 种飞船并不依赖气体单元的内部压力来保持其形状。半刚性飞船通常采用气体机壳内一定 的压力来保持其形状，但是还可以沿着机壳下部具有框架，用来将悬挂载荷分布到机壳并 让机壳压力较小，等等。非刚性飞船通常采用超过周围空气压力的压力水平以保持其形状， 并且与载货设备关联的任何负载由气体机壳和相关织物来承担。通常所用的飞艇是非刚性 飞船的示例。 混合飞船可以包含其他类型的飞船的元件，诸如用来支撑载荷的框架以及利用与 提升气体关联的压力来维持其形状的机壳。混合飞船还可以组合比空气重的飞船的特征 (例如，飞机和直升飞机)和比空气轻的技术来产生额外的升力和稳定性。应该注意，许多 飞船在装满货物和燃料时，可能比空气重并因此可以使用它们的推进系统和形状来产生停留在高处所需的空气动力。但是，在混合飞船的情况下，飞船和货物的重量可以通过与提升气体诸如例如氦气关联的力所产生的升力进行显著补偿，而辅助升力可以来自与船身关联的空气提升动力。 与比空气轻的气体关联的提升力(即，浮力)可能取决于许多因素，包括环境压力和温度等。例如，在海平面上，大约一立方米的氦气可以平衡大约i千克的质量。因此，飞船可以包括相应的大型机壳，利用它来保持充分的提升气体来提升飞船的质量。配置成提升重型货物的飞船可以采用尺寸满足待提升载荷的机壳。 —旦飞船开始运行，飞船的船身设计和流线形可以提供额外的升力。例如，扁豆形飞船可以具有圆形轮廓的碟形，直径可以大于相关的高度。因此，飞船的重量可以通过船身的空气动力升力和与提升气体包括例如氦气关联的力进行补偿。 但是，由于容易受到不利空气动力的影B向，比空气轻的飞船可能存在与空气动力学稳定相关的特殊问题。例如，传统飞船通常可能在俯仰轴上出现较低的空气动力稳定性。扁豆形物体可能比球形或椭球形物体的空气动力稳定性更差。例如，物体周围的边界层流可能在拖尾边缘正前方的位置分开并形成明显的湍流。因此，希望出现可以改善空气动力学稳定性的系统和方法。 此外，提高飞行控制能力可能是比空气轻的飞船设计中，另一个具有挑战性和重要性的方面。例如，飞船可以由垂直指向的推进引擎产生的推力来提升，并且可以由水平导向的推进引擎产生的推力来前进和后退。但是，在传统飞船飞行控制系统中，推进器俯仰角并不能调节。因此，这种飞船的操作者无法通过调节推进器俯仰角来控制与飞船关联的俯仰角和/或提升力等。此外，垂直导向和水平导向的推进引擎分开控制，而没有通过水平和垂直稳定器系统来协调这些引擎。因此，传统飞船控制无法提供操作者期望的操控能力和响应。此外，操作者可能希望在飞行过程中知道特定的与飞行相关的参数，而不必从飞船前方转移视线，以提供更为有效的控制输入。例如，在向飞船提供俯仰/滚转控制输入之前，操作者可能希望通过吊舱天盖在视线(LoS)中直接看到飞船姿态指示。因此，可能希望出现用来改善飞行控制能力的系统和方法，所述飞船控制能力包括但不限于飞船俯仰和偏航控制、一个或多个系统的协调和/或特定飞船状态参数的指示。 本专利技术指导利用飞船的各种示例实施方式来满足上述一种或多种希望。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术指导用来控制与飞船关联的偏航角的系统。该系统可以包括一个或多个与飞船关联的垂直控制表面；第一动力源和第二动力源，每个动力源配置成提供与飞船关联的推力；和配置成接收表示期望偏航角的输入的俯仰控制器。该系统可以进一步包括可以通信地连接到所述俯仰控制器、所述一个或多个垂直控制表面和所述第一和第二动力源的控制装置。 在另一方面，本专利技术指导一种用来控制与飞船关联的偏航角的方法，所述飞船包括第一动力源、第二动力源和垂直控制表面。所述方法可以包括接收表示飞船期望偏航角的信号；和确定与第一动力源、第二动力源和垂直控制表面关联的操作状态。所述方法可以进一步包括改动与第一动力源、第二动力源和垂直控制表面关联的操作状态，以使飞船实现期望偏航角。 在另一方面，本专利技术指导一种用来控制与扁豆形飞船关联的偏航角的系统，该飞船限定周边和头部。该系统可以包括与扁豆形飞船尾翼关联的垂直控制表面；位于扁豆形飞船周边、位置与头部隔开120度并配置成提供与扁豆形飞船关联的推力的第一动力源；和位于扁豆形飞船周边、位置从头部隔开负120度并配置成提供与扁豆形飞船关联的推力的第二动力源。该系统可以进一步包括踏板促动的偏航控制器，该偏航控制器配置成接收表示期望偏航角的输入。所述系统还可以包括可以通信地连接到偏航控制器、垂直控制表面以及第一动力源和第二动力源的控制装置。所述控制装置可以配置成从偏航控制器接收与期望偏航角对应的输出信号。所述控制装置可以进一步配置成产生控制信号，该控制信号配置成改动与所述一个或多个垂直控制表面、第一动力源和第二动力源至少其中一项关联的状态，以使扁豆形飞船基本上实现期望偏航角。 根据另外一方面，本专利技术指导一种用来控制与飞船关联的飞行参数的系统。所述系统可以包括框架、和滑动安装到框架的支撑结构，该支撑结构配置成为飞船控制器提供支撑并提供表示支撑结构从框架预定中性位置偏移的滑动输出信号。该系统可以进一步包括可以通信连接到所述框架、支撑结构和飞船控制器的处理器。所述处理器可以配置成接收滑动输出信号，并配置成根据所述滑动输出信号产生用来改动飞行参数的控制信号。 根据另外一方面，本专利技术指导一种控制与飞船关联的至少一个参数的方法。所述方法可以包括在框架上滑动支撑结构，所述支撑结构配置成提供表示支撑结构从预定中性位置偏移的滑动输出信号，并且所述支撑结构包括控制器。所述方法可以进一步包括在控制装置处接收滑动输出信号，并根据所述滑动输出信号产生控制信号；和经由所述控制信号改动与飞船关联的飞行参数。 在另一方面，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来控制与飞船关联的偏航角的系统，该系统包括：一个或多个与飞船关联的垂直控制表面；第一动力源和第二动力源，每个动力源配置成提供与飞船关联的推力；配置成接收表示期望偏航角的输入的俯仰控制器；和通信地连接到所述俯仰控制器、所述一个或多个垂直控制表面和所述第一和第二动力源的控制装置，其中所述控制装置配置成：从偏航控制器接收与期望偏航角对应的输出信号；和产生控制信号，该控制信号配置成改动与所述一个或多个垂直控制表面、第一动力源和第二动力源至少其中一项关联的状态，以使飞船基本上实现期望偏航角。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮埃尔巴拉斯科维克，
申请(专利权)人：LTA有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]