[发明专利]不需要工作气体的轻于空气的航空器

说明书

本发明涉及轻于空气的航空器。

轻于空气的航空器分为非动力驱动的气球和动力驱动的飞艇，二者都需在其内部装轻于空气的工作气体以产生浮力，在温度为0℃、气压为1大气压时，空气的密度为1.293kg/m³，氢气为0.09kg/m³，氦气为0.18kg/m³。因此，以氢气或氦气作为工作气体装于航空器内部就能产生浮力。热气球则是将球内的空气加热而产生浮力的，加热到100℃时，产生的浮力为0.28kg/m³，加热到150℃时，产生的浮力为0.39kg/m³。但是，氢气不安全，自1937年5月6日兴登堡号飞艇(内装氢气)失事后，已不允许氢气用做载人飞行器的工作气体了；氦气安全，但资源匮乏，价格昂贵，使用中还有漏气、放气和补充气体的问题，因此，氦气的使用成本很高；热气球需要不断用燃料加热气囊内的空气、气囊耐温不高、升力较小。

本发明的目的是要提供一种不需要工作气体的轻于空气的航空器。

本发明的目的是这样实现的：将气球制成硬式，抽去球内空气使其成为真空气球，球将产生浮力，浮力随真空度的增加而增大、直至接近1.293kg/m³，较氢、氦、热空气或其它工作气体产生的浮力都大，并避免了使用各种工作气体带来的问题。

将气球抽成真空在技术上不成问题；随着航空、航天事业的发展，已出现多种材料能够满足真空气球承受大气压力和浮得起来的要求了。现以一种材料作为实施本发明的实例：

选用材料：碳纤维增强聚苯硫醚，其性能如下：

材料代号：                 PPS/AS4

密度                       1.61g/cm³＝1610kg/m³

抗拉强度                   1836Mpa＝18721.7kg/cm²

抗弯强度                   1906Mpa＝19435.5kg/cm²

抗压强度                   942.5Mpa＝9610.67kg/cm²

取许用应力                 〔σ〕＝8000kg/cm²

按薄壳公式计算壳的厚度t球壳厚度 t = PD 4 [ σ ] ]]>式中，D为球壳直径，设D＝10m＝1000cm

P为大气压力取为标准压力P＝1.0332kg/cm²球壳厚度 t = PD 4 [ σ ] = 1.0332 kg / cm 2 × 1000 cm 4 × 8000 kg / cm 2 ]]>

＝0.0323cm＝0.000323m球壳表面积＝πD²＝314m²球壳体积＝球壳表面积×球壳厚度

    ＝314m²×0.000323m