[发明专利]一种飞艇飞行姿态及浮力的控制方法

说明书

本发明提供一种飞艇飞行姿态及浮力的控制方法。所述控制方法包括：在飞艇的周围设置多个平衡点，该多个平衡点位于可对飞艇进行俯仰姿态调平的位置；所述俯仰姿态调平的位置包括飞艇头部、尾部和腹部；所述腹部为调节飞艇飞行姿态及浮力的液体输送动力输出的驱动部位，所述头部和尾部为被驱动部位，可存储液体增加或减少重量；腹部向头部或尾部增加重量，同时腹部减少相应重量以实现飞行姿态调节；通过将腹部的重量排出飞艇外的方法实现浮力控制。与相关技术相比，本发明仅在腹部设置一个动力输出端，仅仅用于飞艇飞行的俯仰姿态调节配平，单一可靠，可实现程度高。

技术领域

本发明涉及轻于空气的飞行器技术领域，尤其涉及一种飞艇飞行姿态及浮力的控制方法。

背景技术

飞艇是一种主要依靠气体浮力来克服自身重力的飞行器，一般包括充满浮升气体的一个或多个封闭气囊、可以改变推力方向的推进系统、安装在飞艇尾部、用于调整飞行姿态的控制机构（如尾舵、尾部矢量推力等）和用于挂载设备或乘员的吊舱（或吊篮）。

当飞艇采用传统的布局方式时，飞艇的重心是基本固定的。由于飞艇要求能够垂直起降和巡航飞行，因此，一般采取将飞艇重心配置在飞艇浮心之前的方式，来兼顾这两种飞行状态。采用这种重心配置方式，使得飞艇飞行时，其推力系统在克服飞艇的阻力的同时还要克服飞艇的低头趋势，不利于发挥推力系统的效率。

传统的飞艇姿态的调整方法是依赖于飞艇飞行时作用在尾舵上的空气动力来调整飞艇的俯仰/偏航姿态，或依靠尾部矢量推力装置产生的俯仰/偏航力矩调整飞艇的姿态。当采用尾舵面调整姿态时，这种作用是被动的，即只有当飞艇有一定的飞行速度时才起作用，不适用于飞艇的垂直起降。当采用尾部矢量推力时，需要消耗比较多的能量才能产生足够的调整力矩，同时也显著增加了重量。因此，传统的姿态调整机构可以认为是有局限的、低效的。

如现有专利公告号CN104875877B，专利名称：一种无人机自动配平系统，其技术方案中设置了三个容器，其中第一容器和第二容器位于无人机的机翼，第三容器位于无人机的机身，用于调节无人机左右机翼的姿态滚转角度，不适合飞艇的俯仰姿态的调节。

又如现有专利公告号CN106114822A，专利名称：油动多旋翼农用植保直升机飞行姿态调控系统，其技术方案是通过调整三个或四个容器的重量分布，来调整直升机姿态和运动方向，要求响应速度快，控制可靠有效，该技术方案控制规律复杂，可工程化实现程度低。

且上述两篇现有技术设置的容器输液泵均为多个，每两个容器之间就设置有一个，多个输液泵的设置则意味着调整姿态的动力输出端有多个，则布置的系统复杂，产品化实现难度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种只设置一个动力输出端实现自动调整飞艇俯仰姿态的飞艇飞行姿态及浮力的控制方法。

本发明的技术方案是：一种飞艇飞行姿态及浮力的控制方法，包括：

在飞艇的周围设置多个平衡点，该多个平衡点位于可对飞艇进行俯仰姿态调平的位置；

所述俯仰姿态调平的位置包括飞艇头部、尾部和腹部；所述腹部为调节飞艇飞行姿态及浮力的液体输送动力输出的驱动部位，所述头部和尾部为被驱动部位，可存储液体增加或减少重量；

采集位于飞艇头部和尾部的平衡点的俯仰姿态，得出俯仰姿态角δ，将该俯仰姿态角δ与设定的俯仰姿态阀值比较，若超出设定的阀值时，计算飞艇所需平衡重量值x；

当x为正时，飞艇需要向尾部方向增加重量|x|，同时飞艇的腹部减轻增加重量|x|；当x为负时，飞艇需要向头部方向增加重量|x|，同时飞艇的腹部减轻增加重量|x|；

腹部向头部或尾部增加重量的过程实时感应，并通过计算得到增加重量值y，当|x|-y=0时，停止增加重量；

所述控制方法通过将腹部的重量排出飞艇外的方法实现浮力控制。