[发明专利]一种长时驻空系留飞艇方案

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，特别是涉及一种可长时驻空的系留飞行器。

背景技术

随着科技进步和军事现代化的发展，利用空中平台携带相关载荷进行空中预警侦查、电子通讯保障、遥感测绘、灾情监控等任务得到了广泛的应用，空中平台提供了广阔的观察视角和覆盖能力，具有更好的生存能力和通讯能力。常用的空中平台包括卫星、飞机、浮空器等，卫星及飞机由于造价昂贵、可有效利用时间短等缺点，限制了应用范围。此时可以充分发挥浮空器的优势，用于长时持续的空中观测、通讯中继等。浮空器属于轻于空气的航空器，根据工作原理的不同，浮空器可分为飞艇、系留气球和热气球等。

常规的系留系统包括飞行器、复合系缆和地面装置，系缆连接飞行器和地面装置，由于系留飞行器采用地面供电，所以复合系缆中既有输电线缆又有通信线缆。虽然该系留系统能够延长飞行器的滞空时间，但是复合系缆成为飞行器的负重，随着飞行高度的提升，缆绳重量相应提升，严重制约飞行器的飞行高度，飞行范围也受限，飞行负重载荷也受限。

系留飞艇利用轻于空气的气体来提供浮力，意味着飞艇并不需要额外的动力来维持飞行高度，如何解决携带载荷供电成为影响系留飞艇滞空时间的关键问题。

发明内容

本发明提出了一种长时驻空系留飞艇方案，通过飞艇携带太阳能电池阵列和储能电池，通过有效的能源管理，能够为携带载荷提供源源不断的能源，使得系留飞艇的自持力得到有效提高，为系留飞艇长时驻空工作提供必要的技术保证，其驻空时间可以长达数月。

本发明采用以下任一技术方案。

一种长时驻空系留飞艇方案，包括艇体、拉索、吊舱、地面锚固系统以及地面站

根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的艇体外形为低阻力艇形，可以有效的提高系留飞艇抗风能力，采用轻质高强艇体材料制作，使得艇体可以获得较高的超压性能和较低的泄漏率，有利于维持艇体形状、保持飞艇浮力。

根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的艇体上部或头部具备一个或多个阀门装置，用于紧急情况下的放气操作，艇体下部、头部或者侧面具备一个或者多个充/放气口，用于放飞前的充气操作以及气体回收操作。

根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的艇体后部为尾翼，用于增加系留飞艇的横向及航向静稳定性，保证携带载荷能够稳定工作。

根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的拉索，包括艇体上的集束拉网以及连接吊舱和地面锚固系统的系留索。

根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的集束拉网用于将艇体的浮力汇聚于一点，通过可旋转装置与吊舱连接，将浮力传递至吊舱。

根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的吊舱下部通过可旋转装置与系留索连接，将飞艇与吊舱锚固在指定空域。

根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的可旋转装置可以保证艇体或者吊舱在受风旋转时不会使集束拉网及系留索打结。

根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的吊舱包括吊舱壳、吊舱架及载荷。

根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的吊舱壳为流线型壳体，将整个吊舱结构包裹起来，降低吊舱整体迎风阻力。

根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的吊舱架用于连接集束拉网及系留索，采取通用化设计，可以为不同的任务载荷提供结构支撑。

根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的载荷包括艇体信息采集及控制系统、通讯传输系统、能源系统以及任务载荷，任务载荷根据不同任务要求，可以为应急通讯设备、对地观测设备或者预警雷达等。

根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的太阳能电池阵列的数量，根据任务需求布置，放飞时收在吊舱内，到指定驻空高度后，通过运动机构伸出吊舱外，保证携带载荷的能源供给。

根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的地面锚固系统，包括了方舱、系留塔、充气装置、气体储存及回收装置、收卷装置及配重。

根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的方舱为一体化特殊设计，用于储存放飞前的艇体及拉索等，并集成了地面锚固系统的其他设备，方舱满足公路和空中运输要求，便于转运部署。

根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的系留塔为可伸缩结构，置于方舱内部，系留飞艇放飞时，系留塔可以竖起，用于固定系留飞艇。

根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的充气装置可以集成于系留塔上，用于给系留飞艇充气。

根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的气体储存及回收装置位于方舱内部，用于储存和回收氦气。