一种多气囊混合布局飞艇

技术领域

本发明涉及飞艇技术领域，具体涉及一种多气囊混合布局飞艇。

背景技术

飞艇是一种轻航空器(轻于空气的航空器)，其飞行升力来自于作用在机身上的空气浮力，具有操纵和推进系统，通常其推进系统是由航空发动机驱动的螺旋桨系统构成。相对于其他的航空器，飞艇具有体积大、载重大、能耗低的特点。随着大重量运输的需求越来越高，对能灵活适应不同运输重量的飞艇的需求日益广泛。传统飞艇载重量比较单一，不能适应不同情况下的载重需求，而且由于飞艇的体积庞大，单体囊体加工难度大。另外对于一个单体囊体，一旦被刮破，即损坏，造成重大经济损失。为了克服飞艇的这些缺点，本发明提出了一种多气囊混合布局飞艇。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种多气囊混合布局飞艇，在提高飞艇载重量的同时，保证了飞艇的抗风性；多气囊混合布局飞艇也便于动力的布置，能够有效改善飞艇操纵性差的缺点；同时载运飞艇采用分散式多组副气囊的布局形式，副气囊容积超过总体积的55％，可适用于6000m以上高度，另外多气囊的设计可以避免单体飞艇副气囊蒙皮重心位置偏斜引起的俯仰控制困难的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多气囊混合布局飞艇，包括艇体，其特征在于：所述艇体由三个单体囊体连体组合而成，其中一个单体囊体位于中间，其余的两个单体囊体对称位于中间的单体囊体的两侧，并通过中间的单体囊体的侧壁固定连接，且中间的单体囊体的水平高度高于两侧的单体囊体的水平高度，中间的单体囊体的头部突出于两侧的单体囊体的头部；所述单体囊体内并排固定设置有多个副气囊，所述副气囊容积超过总体积的55％，其内填充有空气，且所述多个副气囊上分别设置有空气开关；所述单体囊体内填充有密度比空气小的浮升气体，且所述单体囊体的上方均固定设置有浮开气体阀门；

所述艇体还包括结构吊舱，气垫起降装置，尾翼以及为飞艇提供动力的矢量推进装置和辅助推进装置；

所述结构吊舱位于中间的单体囊体的正下方，包括航电舱，供电舱，发电机舱，燃油舱以及载荷舱，所述航电舱靠近单体囊体的头部设置，所述载荷舱靠近单体囊体的尾部设置，所述航电舱与载荷舱之间从头到尾依次设置有供电舱，发电机舱和燃油舱；所述航电舱，载荷舱和供电舱为设置在结构吊舱上的安装隔板、装配底板和热控蒙皮构成的封闭舱室，所述发电机舱和燃油舱采用封板包络的框体构成密封舱室；

所述气垫起降装置包括固定设置在单体囊体底部的气垫连接台和气垫，所述气垫固定设置在气垫连接台上，所述气垫内填充有轻于空气的气体；

所述尾翼包括起稳定作用的安定面和控制姿态的舵面，所述舵面与舵机连接，所述舵机固定设置在单体囊体的尾部，用于飞行时调整飞艇姿态；

所述矢量推进装置设置在艇体的两侧，为飞艇飞行提供动力，由活塞发动机和单自由度可向前倾转的宽桨叶组成；

所述辅助推进装置设置在艇体的尾部和前方侧壁处，为飞艇飞行提供动力，由活塞发动机和单自由度可向前倾转的宽桨叶组成。

进一步地，所述副气囊的数量为4-50个，且所述副气囊的尺寸为10-100m，其中4-50个所述副气囊中的1-48个气囊采用-5°～15°迎角布置。

进一步地，其中4-50个所述副气囊中的1-48个气囊采用0到15°的迎角布置。

进一步地，所述副气囊之间通过热焊接的加工方式固定连接在一起，通过固定吊绳帘子布进行传力。

进一步地，所述尾翼的形状为V形尾翼，且所述尾翼通过拉索或固定支架固定。

进一步地，所述尾翼采用蜂窝结构设计。

进一步地，所述结构吊舱采用炭纤维轻质复合材料。

进一步地，所述发电机舱和燃油舱内均安装有温控、增压和减震系统。

进一步地，所述矢量推进装置设置有2-8组，且所述艇体两侧的矢量推进装置不在同一水平面上，具有高度差。

进一步地，所述浮升气体为氦气或氨气，所述气垫内气体为氦气或氨气。

与现有技术相比，本发明的益效果如下：

1)本发明的多气囊混合布局飞艇，通过分散式多组副气囊的布局形式，副气囊容积超过总体积的55％，适用于6000m以上的高度，同时分散式多组气囊的设计避免了单体飞艇副气囊蒙皮重心位置偏斜引起的俯仰控制空难的问题。

2)本发明的多气囊混合布局飞艇，飞行模式多，任务适用范围广。

3)本发明的多气囊混合布局飞艇，囊体两侧布置的不在同一水平面上且具有高度差的矢量推进装置，可以通过差动实现俯仰和航向的调节增稳功能；飞艇成形可控升降，且利用矢量推进装置提供的垂直推进力，克服飞艇燃油和载荷重量，实现垂直起降，或者滑跑短距离的起降。

4)本发明的多气囊混合布局飞艇，通过设置气垫升降装置，增大与地面的接触面积，用于在停泊时起到支撑的作用，在气垫充气鼓起状态下可缓解飞艇降落时的触底冲击，降低起飞时与地面的摩擦阻力；另外在气垫吸气收缩状态下可抓牢地面，确保飞艇不会受地面侧风干扰而导致翻滚；增加抗风能力和锚泊能力。

5)本发明的多气囊混合布局飞艇，通过设置在吊舱结构的锚泊装置，在空中长时间停放时将锚泊装置连接到与地面系留车直接连接的锚泊杆上，增加锚泊的抗风能力。

附图说明

图1为本发明多气囊混合布局飞艇的结构示意图；

图2为本发明多气囊混合布局飞艇的俯视图；

图3为本发明艇体的布局图；

图4为本发明侧壁帘布绳索的示意图；

图5为本发明侧壁绳网结构的示意图。

图中：1-单体囊体，2-侧壁，3-副气囊，4-空气开关，5-浮开气体阀门，6-结构吊舱，7-气垫起降装置：71-气垫连接台、72-气垫，8-尾翼，9-矢量推进装置，10-辅助推进装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没做出创造性劳动前提下所获得的所其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供的技术方案为：一种多气囊混合布局飞艇，包括艇体，该艇体由三个单体囊体1连体组合而成，其中一个单体囊体1位于中间，其余的两个单体囊体1对称位于中间的单体囊体1的两侧，并通过中间的单体囊体1的侧壁2固定连接，且中间的单体囊体1的水平高度高于两侧的单体囊体1的水平高度，中间的单体囊体1的头部突出于两侧的单体囊体1的头部；单体囊体1内并排固定设置有多个副气囊3，副气囊3容积超过总体积的55％，其内填充有空气，且多个副气囊3上分别设置有空气开关4；单体囊体1内填充有密度比空气小的浮升气体，且单体囊体1的上方均固定设置有浮开气体阀门5；

艇体还包括结构吊舱6，气垫起降装置7，尾翼8以及为飞艇提供动力的矢量推进装置9和辅助推进装置10；结构吊舱6采用炭纤维轻质复合材料，位于囊体底部，包括航电舱，供电舱，发电机舱，燃油舱以及载荷舱，航电舱靠近囊体头部设置，载荷舱靠近囊体尾部设置，航电舱与载荷舱之间从头到尾依次设置有供电舱，发电机舱和燃油舱；航电舱，载荷舱和供电舱为在结构吊舱上安装隔板、装配底板和热控蒙皮构成的封闭舱室，发电机舱和燃油舱采用封板包络的框体构成密封舱室；发电机舱和燃油舱内均安装有温控、增压和减震系统。气垫起降装置7包括固定设置在气囊底部的气垫连接台71和气垫72，气垫72固定设置在气垫连接台上，气垫72内填充有轻于空气的氢气或氦气；尾翼8包括起稳定作用的安定面和控制姿态的舵面，舵面与舵机连接，舵机固定设置在囊体尾部，用于飞行时调整飞艇姿态；

上述矢量推进装置9设置在艇体的两侧，为飞艇提供垂直起降和前飞的主动力，由活塞发动机和单自由度可向前倾转的宽桨叶组成；矢量推进装置9也能够布置在每个艇体的头部和尾部；其艇体的两侧安装有2-8组矢量推进装置，且艇体两侧的矢量推进装置9设置为不在同一水平面上，具有高度差。通过差动实现俯仰和航向的调节增稳功能；飞艇成形可控升降，且利用矢量推进装置提供的垂直推进力，克服飞艇燃油和载荷重量，实现垂直起降，或者滑跑短距离的起降。

上述辅助推进装置10设置在艇体的尾部，为飞艇飞行提供动力，由活塞发动机和单自由度可向前倾转的宽桨叶组成。

本发明中艇体采用层压复合材料，抗老化有了很大提高，做到了低密度、低透气率。由并排横向固定连接的多个副气囊3组成，副气囊3的数量为4-50个，且副气囊3的尺寸为10-100m，其中4-50个所述副气囊3中1-48个气囊采用-5°～15°迎角布置，前飞时产生气动升力，每个副气囊3内均填充有空气，气囊间通过热焊接方式连接在一起，通过固定吊绳帘子布进行传力。

优选4-50个所述副气囊中1-48个气囊采用0到15°的迎角布置，在飞艇前飞时产生动升力，升力和轻空气(氢气或氦气)产生的浮力一起与飞艇重力平衡。飞艇可以实现垂直起降。使飞艇获得了大于4的升阻比，与传统仅靠轻空气浮力飞行的飞艇相比，其优势更加明显。

飞艇中的其它部件也采用复合材料,显著提高了承载能力、经济性和安全性，飞艇整体外形呈流线型，大大减小了飞行时的阻力。

本发明中飞艇的动力装置主要由活塞发动机或者电机组成，部分能源由氢气在燃料电池燃烧提供，主要能源为燃油或高密度蓄电池。动力装置可根据飞艇的载重情况和飞行环境灵活布置。动力装置可以在100°～-100°之间旋转，在起降阶段提供垂直方向上的力，平飞阶段与飞机的阻力平衡。

尾翼8单独与单体气囊1连接，通过内部连接结构传力。尾翼主要包括起稳定作用的安定面和控制姿态的舵面组成，舵面使用航空舵机驱动。尾翼采用蜂窝结构设计。优选，可在单个气囊上分别布置尾翼，尾翼通过拉索或固定支架布置在囊体尾部。

本发明可向无港口、无桥梁、无机场、无水面航道、无陆运道路、无起吊装置的海岛、暗礁、滩涂垂直投送相应物资设备；在不具备着陆条件时，可空中悬停、垂直吊卸相应物资；对于具备着陆条件时，可垂直降落，着陆后滚卸物资。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。