[发明专利]一种基于连续抛洒压舱物的平流层飞艇上升方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞艇，尤其是涉及工作在平流层下部(高度10～20km)的一种基于连续抛洒压舱物的平流层飞艇上升方法。

背景技术

升降控制是平流层巨型飞艇的关键技术，但这一技术目前还不成熟(张伟.大型载重飞艇的升力控制方法探索[J].科技传播.2014,(12):181-182)。平流层巨型飞艇升降控制的难点在于：

第一，飞艇体积、质量巨大，而发动机推力有限，无法满足上升速度的要求；

第二，飞艇升降过程中，为维持飞艇形状，内外压差必须控制在非常严格的范围内；

第三，飞艇升降过程中的热力学效应进一步加大了控制的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供飞艇上升仅需依靠静浮力，不需要推进系统提供垂直方向的升力，可以将飞艇平稳上升至平流层下部，并在上升过程中保证气囊内外压差维持在制定范围内的一种基于连续抛洒压舱物的平流层飞艇上升方法。

本发明包括以下步骤：

1)在上升过程中，通过抛洒压舱物和排气，依靠静浮力实现上升，在整个上升过程的任意时刻均保持静浮力始终与飞艇重力近似相等，即

Fbuoyancy(t)≈Mg=[Σi=1kmair(t)+Σj=1nmgas(t)+mstruct+mballast]g---(1)]]>

式(1)中，F_buoyancy(t)表示飞艇的静浮力；飞艇的总质量为M，表示空气囊总质量，k表示空气囊个数；表示主气囊(浮升气体气囊)总质量，n表示浮升气体气囊个数；m_struct表示飞艇有效结构质量；m_ballast表示压舱物质量；

式(1)保证飞艇大部分时间里按指定速度匀速上升，由计算机根据飞艇当前高度、垂直方向速度、当前高度大气密度等情况控制抛洒压舱物和排气的速率，在必要时利用式(1)两端的细微差别，控制飞艇的加速和减速；

2)在上升过程中，上升速度V控制在0＜V≤10m/s，分为加速阶段、匀速阶段和减速阶段，其中以匀速阶段为主，在加速阶段，F_buoyancy(t)＞Mg；在减速阶段，F_buoyancy(t)＜Mg；飞艇内外压差始终保持在200～1000Pa；

3)上升过程的执行方式分为两个阶段：

(1)排气和抛洒压舱物上升阶段；