[发明专利]一种氢能源飞艇燃料携带量的估算方法

权利要求书

1.一种氢能源飞艇燃料携带量的估算方法，其特征在于：飞艇包括副气囊和主气囊，主气囊中填充氦气，副气囊中填充氢气，包括以下步骤：

步骤1：根据飞艇实际所处的飞行环境，考虑空气性质的影响因素，对空气重量密度进行修正；

步骤2：根据预设的飞行高度和飞艇载重，修正后的空气重量密度计算相对应所需氦气的体积V₁；

F_总＝(ρ_空气-ρ_氦气)×V₁；F_总＝(M_飞艇+V₁×ρ_氦气)g

F_总是总静升力；ρ_氦气是氦气的重量密度；V₁是达到相对应的静升力时需要氦气的体积，M_飞艇是飞艇的总重；飞艇使用常规外形材料，飞艇气囊具有柔性；

步骤3：对于给定的飞艇飞行的水平路程s，按照飞艇的平均速度v，飞艇发动机的平均输出功率为P_平均，计算出飞艇的飞行时间t以及在此过程发动机输出的总能量Q；

t＝s/v，Q＝P_平均×t；

其中t是飞艇飞行的时间，P_平均是平均输出功率；Q是需要消耗的总能量；

步骤4：根据燃料电池的效率η，计算出改用氢燃料电池作为发动机时，所需要提供的能量，公式为Q₁＝Q/η；

步骤5：根据Q₁计算出，需要作为燃料的氢气的物质的量n_氢气；

步骤6：根据氢气物质的量n_氢气，计算出作为燃料的氢气所能提供的浮力F_氢；

F_氢＝(ρ_空气-ρ_氢气)×n_氢气×22.4；

步骤7：根据氢气所能提供的静升力F_氢气和总静升力F_总之间的差值，计算出需要弥补的氦气的体积V₁`；

F_总-F_氢＝(ρ_空气-ρ_氦气)×V₁`；

其中V₁`是改用氢气作为燃料时，需要作为浮升体积的氦气的体积；

n`<sub>氢气</sub>＝ρ<sub>氦气</sub>V<sub>1</sub>`/(M_氢气g)；

M_氢气是氢气的摩尔质量。

2.根据权利要求1所述的一种氢能源飞艇燃料携带量的估算方法，其特征在于：

海拔每升高1000m，空气密度降低10％，据此修正所充氦气的体积考虑温度对空气密度和氦气密度的影响，考虑高度对空气密度的影响。

3.根据权利要求2所述的一种氢能源飞艇燃料携带量的估算方法，其特征在于：

飞行过程中速度和升力的变化其轨迹不是抛物线，而是一条平滑的弧线，其平滑的弧线为一组连续变量的抛物线的组合。

4.根据权利要求3所述的一种氢能源飞艇燃料携带量的估算方法，其特征在于：

由氢气替换氦气后带来的气囊体积变化，引起水平运动的阻力变化，造成的平均能耗的变化，由于运动环境的复杂性，忽略不计。