[实用新型]一种减少飞艇气动阻力和提高姿态稳定的流动控制装置

说明书

技术领域

    本实用新型属于浮空器设备及流动控制技术领域，具体涉及一种减少飞艇气动阻力和提高姿态稳定的流动控制装置。

背景技术

飞艇主要由主气囊和副气囊组成，其中主气囊中为浮升气体，提供主要升力；副气囊中为空气，用于在飞行高度发生变化后维持飞艇的内外压差不变。由于飞艇速度较低，易受到环境影响，导致在巡航过程中飞艇的攻角/侧滑角相比一般飞行器较大，额外的气动阻力增大的燃油消耗，影响了飞艇的推广和应用。

目前，飞艇的气动减阻控制手段主要有主动控制和被动控制两种，其中被动控制主要是对飞艇进行气动外形优化及布局优化，但存在耗费时间长、效果不明显等缺点。

主动流动控制具有针对性强，目前针对飞艇主动流动控制减阻手段是对边界层和尾流进行主动控制，主要有以下手段：在专利US3079106中，Gordon等在飞艇表面布置多孔材料，利用吊舱内的大型风机和泵将气流从孔内加速流出，实现对飞艇表面气流边界层的控制，从而达到减阻的目的；在专利US2009/0200416 A1中，Yee等利用在飞艇后部布置大量的微型推进器和记忆金属制成的扰流板来加快尾部气流速度以减少气流分离，利用推进器进行飞艇姿态控制并实现流动控制减阻；此外，国内采用了从飞艇的前缘驻点到后缘开流动引射孔，将部分外部流动转变为内部流动从引射孔导出，前缘驻点引射孔的高压气流对后缘低能量区域进行补充，减小压差阻力；飞机机翼上也利用喷流/射流等手段，来扩大机翼表面层流范围，达到气动减阻的目的。

在上述主动流动控制手段中，利用风机和泵进行流动控制原理简单，但由于气源等装置放置在吊舱内，与囊体上表面出口相对较远，为了保证气体流动速度，风机和泵的功率相对较大、质量较重，严重影响了在飞行器上的应用；利用微型推进器和扰流板的方案具有减阻效果明显、姿态控制精度高等优点，但系统设计/控制复杂、费用高，难以在中型飞艇上应用；驻点引射通过将飞艇头部驻留的气流引射至尾流上，但由于飞艇的速度一般较低，较大的引射管道直径才能明显降低飞艇压差阻力，引射管道带来结构重量将导致飞艇体积增大，且不能有效抑制由于攻角/侧滑角在飞艇表面产生的气流分离；由于受到气源、工作原理、飞艇的气囊为柔性材料等条件限制，在飞机上应用的喷流/射流手段很难直接应用于飞艇。

当飞艇具有一定向上俯仰角飞行时，由于重力的原因，单副气囊中的空气将移动到后端，若不及时调整，飞艇的抬头趋势将越来越大，给飞行带来安全隐患。

目前，国内外对于中大型飞艇一般采用多副气囊来减少空气流动，并通过同时充/放不同副气囊中的空气来调整姿态平衡。

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有技术的不足，提供一种减少飞艇气动阻力和提高姿态稳定的流动控制装置。

为了达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种减少飞艇气动阻力和提高姿态稳定的流动控制装置，所述飞艇包括主气囊，设于主气囊内部的前副气囊和后副气囊；所述流动控制装置包括设于主气囊内表面的气管，环设于主气囊尾部分离点附近的若干组吹气槽；所述吹气槽进气口设于主气囊内表面，吹气槽出气口与主气囊尾部外表面相切；所述气管进气口分别与前副气囊出气口及后副气囊出气口连接，所述前副气囊出气口和后副气囊出气口处设有截止阀；所述气管出气口通过四通电磁阀与吹气槽进气口连接；所述气管出气口侧设有气泵。

其中，所述前副气囊和后副气囊底部设有风机组件。所述主气囊尾部分离点附近环设有四组吹气槽。所述吹气槽由10～100个吹气槽单体组成。所述吹气槽单体高度为0.5～10cm。所述气泵处于主气囊内靠近上表面气流分离的位置。所述流动控制装置还包括设于飞艇上的飞艇姿态及速度传感器。

下面结合设计及工作原理对本实用新型作进一步说明：