[发明专利]透镜状飞艇

说明书

相关申请

本申请要求35U.S.C.§119下的于2006年10月20日提交的美国临时 申请No.60/852,971、于2006年12月29日提交的美国临时申请 No.60/877,667和于2007年4月6日提交的美国临时申请No.60/907,549的 优先权。这些美国临时申请的主题在此被引用作为参考。

技术领域

本公开涉及一种透镜状的飞艇。更具体地，本公开涉及透镜状飞艇。

背景技术

自从1783年以来，随着孟高尔费(Montgolfier)兄弟的热气球的第一次 成功载人飞行，空气静力的比空气轻(lighter-than-air)的飞艇已经具有实际用 途。从那以后进行了许多改进，但是，载人热气球的设计和理念保持大致 类似。这样的设计可包括用于承载飞行员和旅客的吊舱、加热装置(例如， 丙烷炬)以及附着到吊舱并配置的以充满空气的大的气囊或者袋子。飞行员 然后可以利用加热装置加热空气直到受热空气的浮力在气囊上产生足够的 力来升高气球和附着的吊舱。这样的飞艇的航行被证明是困难的，主要是 由于风流以及用于导向气球的推进单元的缺失。

为了改进比空气轻的飞行的理念，一些比空气轻的飞艇已经改进为包 括推进单元、导航仪器和飞行控制装置。这样的添加可以使得这样的飞艇 的飞行员能够在这样的方向导向推进(propulsion)单元的推力(thrust)以使得 飞艇如期望地前进。利用推进单元和导航仪器的飞艇典型地并不使用热空 气作为升力气体(尽管可以使用热空气)，许多飞行员而是优选比空气轻的升 力气体例如氢气和氦气。其中，这些飞艇可还包括用于保持比空气轻的气 体的气囊、船员区域和货物区域。飞艇典型地为软式飞艇或者齐伯林式飞 艇形状的流线型，其尽管提供减小的阻力，但是会使得飞艇遭受不利的航 空影响(例如，受气流作用而转向(weather cocking))。

除了传统的热气球之外，飞艇可以分为若干类构造：硬式的、半硬式 的、非硬式的和混合类型的。硬式飞艇典型地具有包含多个非压缩气体单 元或者气球以提供升力的刚性框架。这样的飞艇一般不依靠气体单元的内 部压力来维持它们的形状。半硬式飞艇一般利用气囊内的一些压力来维持 它们的形状，但是也可以具有沿着气囊的下部的框架以至少为了分布悬挂 负载到气囊中以及为了允许更低的气囊压力。非硬式飞艇典型地利用超过 周围空气压力的压力水平以为了维持它们的形状，并且与货物承载装置相 关的任何负载由气囊和相关的结构支承。常用的软式小型飞船是非硬式飞 艇的一个例子。

混合式飞艇可结合其它飞艇类型的部件，例如用于承载负载的框架和 利用与升力气体有关的压力的气囊来维持其形状。混合式飞艇还可结合比 空气重的飞艇(例如，飞机和直升机)的特征以及比空气轻的技术以产生额外 的升力和稳定性。应当注意到，许多飞艇在满载货物和燃料时会比空气更 重，从而可以使用它们的推进系统和形状以产生停留在高处的空气动力学 升力。但是，在混合式飞艇的情形下，飞艇和货物的重量可以基本由与升 力气体例如氦气相关的力产生的升力来进行补偿。这些力可以施加在气囊 上，而补充的升力可以来自与船体有关的空气动力学升力。

与比空气轻气体相关的升力(也就是浮力)可以取决于许多因素，至少包 括环境压力和温度。例如，在海平面上，大约一个立方米的氦气可以平衡 大约一公斤的质量。因此，飞艇可包括相应大小的气囊，借助其维持足够 的升力气体来升力飞艇质量。配置的以提升重的货物的飞艇可以利用根据 待提升的负载而定大小的气囊。

一旦飞艇开始起飞，飞艇的船体设计和流线型可以提供额外的升力， 但是，特别地，早先设计的流线型飞艇由于这样的船体设计会受到基于空 气动力学力的不利影响。例如，一种这样的力可以是受气流作用的转向力， 其可以由作用在飞艇的不同表面上的环境风引起。术语“受气流作用而转 向”源自于风标作用，其关于垂直轴枢转并总是将其自身与风向对齐。受 气流作用而转向会是不期望的影响，其会导致飞艇经受基于与风相关的速 度的明显的航向变化。这样的影响从而会导致对于运动的更低的地速和额 外的能量消耗。比空气轻的飞艇会对受气流作用而转向特别敏感，因此， 期望设计出最小化这样的力的影响的比空气轻的飞艇。