[发明专利]一种新型结构的硬式平流层飞艇

说明书

本发明涉及飞艇技术领域，提供一种硬式平流层飞艇，所述硬式平流层飞艇包括：内气囊，内气囊中充有氦气；包围内气囊的外气囊，外气囊的囊体和内气囊的囊体之间的空间中充有空气；以及外气囊框架，形成在外气囊外表面，由加强环和杆件构成。本发明通过外气囊存储空气、内气囊存储氦气的气囊布局方式的硬式平流层飞艇结构，达到在重量增加不多的情况下满足飞艇耐超热超压的设计要求。同时，通过利用刚性加强环和刚性杆件构成的框架、绳索以及高强度外气囊囊体材料等组成的刚柔混合结构，提高外气囊的抗超压能力。此外，通过零压超压外气囊、氦气囊内置分舱的囊体设计方案，提高囊体材料强度的利用率。

技术领域

本发明涉及飞艇技术领域，具体涉及一种新型结构的硬式平流层飞艇。

背景技术

在平流层环境下由于太阳辐射的影响平流层飞艇存在超热超压的现象，对于平流层飞艇的系统总体设计提出了极高的要求。根据平流层飞艇有限元热仿真计算现有的平流层飞艇热平衡温差大于平流层飞艇的抗热能力，容易出现囊体撕裂的现象。这个结果对平流层飞艇的研制可能会产生颠覆性的影响。解决平流层飞艇超热超压问题是目前研制平流层飞艇迫切需要解决的问题之一。

具体来说：1、超热超压是指平流层飞艇在工作高度受太阳辐射后内部气体温度升高造成气体膨胀形成的艇内外压差超过飞艇设计范围的现象。2、热平衡温差是指采用有限元热分析软件仿真计算出平流层飞艇受太阳能辐射后全艇最高均值温度与夜间全艇最低均值温度的差值。3、抗热能力是指平流层飞艇在工作高度经太阳辐射以后平流层飞艇囊体强度能够忍受飞艇内气体平均温升的极限值。4、三个平衡是指平流层系统总体顶层设计时采用的能量平衡、热平衡、重量平衡，这三个平衡相互耦合：能量平衡是指平流层飞艇在工作高度和工作地域昼夜之间的太阳能电池发电量以及蓄电池蓄电总量必须满足平流层飞艇昼夜之间抗风所需电量和飞艇系统用电以及任务系统用电的总电量；热平衡是指平流层飞艇在工作高度受太阳辐射后内部气体温度升高造成内部气体膨胀形成的艇内外气压差不能超过飞艇设计的耐压范围；重量平衡是指平流层飞艇在工作高度排开的空气质量等于平流层飞艇质量与艇内气体质量。

而目前现有的平流层飞艇一般采用软式结构并以外气囊存储氦气、内气囊存储空气的方式，为了解决平流层飞艇超热超压问题，需要通过加强囊体材料抗拉伸能力来代偿，带来囊体材料超重以及成本增加问题。

因此，设计一种新型结构的平流层飞艇是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种硬式平流层飞艇，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

本发明的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。

根据本发明的一示例实施方式，公开一种硬式平流层飞艇，所述硬式平流层飞艇包括：

内气囊，内气囊中充有氦气；

包围内气囊的外气囊，外气囊的囊体和内气囊的囊体之间的空间中充有空气；以及

外气囊框架，形成在外气囊外表面，由加强环和杆件构成。

根据本发明的一示例实施方式，其中内气囊由多个沿飞艇轴向依次排布的舱室内气囊构成。

根据本发明的一示例实施方式，相邻两个舱室内气囊之间由加强环维系的绳索隔离。

根据本发明的一示例实施方式，其中内气囊的囊体包括防氦气泄漏功能层。

根据本发明的一示例实施方式，其中外气囊为零压超压外气囊。

根据本发明的一示例实施方式，其中外气囊的囊体不包括防氦气泄漏功能层。

根据本发明的一示例实施方式，其中加强环和杆件由刚性材料构成。