[发明专利]大体型飞艇的刚性结构体系

说明书

技术领域

本发明涉及一种适合于低空载重飞艇、中空飞艇以及平流层等大体型飞艇的刚性 结构体系，属于飞艇的结构技术领域。

背景技术

球类的浮空平台，由于其气动外形特征导致大阻力效应，无法依靠推进系统进行 主动的水平位置调整，属于漂浮类平台；流线外形的飞艇类具有较好的气动效应，属于飞行 类平台。

柔性结构适合于低空轻载的小体型飞艇；对于低空载人或者重载飞艇，刚性结构 骨架可以有效地分布搭载荷载，避免产生对囊体结构的应力集中。同时，在囊体结构出现破 损的情况下，可以保持既有的外形而保持继续飞行的能力，具有更好的飞行安全性。现代德 国的低空载人齐柏林飞艇即采用了三角桁架形式的刚性结构。

中高空飞艇包含平流层飞艇和运行高度为4-8km的对流层飞艇，其体量大，采用柔 性结构方式则导致飞艇整体结构的刚度小，外气囊的应力水平高；柔性结构方式还导致艇 上吊舱以及推进装置等附属设备安装困难，外气囊的应力集中现象突出，飞行执行机构的 效率低下。采用刚性结构体系则可以有效地缓解柔性结构方式不足，降低对囊体材料的力 学性能要求，并使飞艇在飞行的全过程中有效地保持飞艇的外形，提高飞行的安全性。对于 平流层飞艇而言，采用刚性结构形式可以解决飞艇在上升或下降过程中进行巨量的气体调 整的要求，实现保形上升或下降，从而具备飞行返航功能；

浮重平衡条件是刚性结构的飞艇的重要制约因素。为了对刚性结构的重量组成进行控 制，本发明提出了由拉杆与管件构成的预应力刚性结构体系的技术方案与实施方法。根据 飞艇的工作及环境产生的力学荷载特征，提出了双重预应力刚性体系，即：轮毂状的预应力 加劲环，通过施加预应力的纵向连接杆系连接中芯轴与预应力加劲环而构成的整体刚性结 构体系。双重预应力刚性结构体系充分发挥了结构杆件的力学性能，最大限度地降低了刚 性结构的自重。

发明内容

本发明为解决现有问题，旨在提供一种大体型飞艇的刚性结构体系。

本发明采用的技术方案包括预应力结构体系和柔性外囊体结构，其中预应力结构 体系由中芯轴、预应力加劲环、纵向连接杆组成，中芯轴位于飞艇囊体纵向中心并贯穿飞艇 囊体的首尾，所述中芯轴上设有若干同心的预应力加劲环，在所述若干预应力加劲环的外 端环体之间通过纵向连接杆连接，并形成封闭的结构体系；柔性外囊体结构采用薄膜材料 包裹在上述结构外部。

其中，所述预应力加劲环呈轮毂状，包括环管、中心管和若干预应力拉杆，其中，所 述中心管套在中芯轴上，若干预应力拉杆沿环管均匀分布，其一端连接在中心管上的张力 固定盘，其另一端与圆弧状的环管连接并构成轮毂状结构。

其中，所述沿环周分布的纵向连接杆分别连接相邻预应力加劲环的环管。

其中，所述张力固定盘固定于中心管上且定位于环管垂直位置的两侧。

其中，在中芯轴的两端分别设有头锥盘和尾锥盘。其中在艇体首部或者尾部位置， 纵向连接杆的一端分别连接第一个或者最后一个预应力加劲环的环管，纵向连接杆的另一 端连接头锥盘或者尾锥盘。

其中，外囊体结构由囊体上预置的连接袢与环管进行绑扎连接。

其中，所述中芯轴由中空碳纤维直管构成。

和现有技术相比，本发明的结构体系清晰、各组成部分的力学作用明确、传力途径 简洁，整体结构体系具有良好的力学稳定性；在外囊体承受负压差或者外囊体局部破损情 况下，飞艇艇身保持基本外形；在飞艇上升及下降过程中，飞艇艇身能保持基本外形；本发 明提高了大体型飞艇的整艇力学性能与飞行能力，并具备保形上升/下降，使飞艇在规定的 大气环境下具备良好的飞行能力与应急状态下的返场能力。

附图说明

图1为发明的结构示意图；

图2为预应力加劲环的结构示意图；

图3为预应力加劲环的结构示意图；

参见附图，1—中芯轴；2—预应力加劲环；3—纵向连接杆；4—预应力结构；5—柔性外 囊体结构；6—环管；7—预应力拉杆；8—中心管；9—张力固定盘；10—头锥盘；11—尾锥盘。

具体实施方式

现结合附图对发明作进一步地说明。