無人浮空器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種高效長航時(shí)無人浮空器系統(tǒng)，包括彈頭部(1)，桿體段(2)和推進(jìn)段(3)。其中彈頭部(1)包括形狀相同的兩片中空的殼體(4)和氣囊(5)，桿體段(2)包括中空的圓柱體狀中心桿體(14)、三個(gè)桿體外板(8)、三個(gè)桿體外板連接機(jī)構(gòu)(9)、凹槽形螺旋槳艙(10)、從螺旋槳艙(10)伸出的桿狀螺旋槳桿(11)、雙葉螺旋槳(12)和內(nèi)部設(shè)備(13)，推進(jìn)段(3)是一個(gè)內(nèi)含燃料的火箭助推器。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)局部區(qū)域長時(shí)間的信息收集與傳遞。
【專利說明】無人浮空器系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及無人飛行器領(lǐng)域，具體涉及一種利用浮空器原理實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的信息收集和通信功能的高效長航時(shí)無人浮空器系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著無人機(jī)技術(shù)和平臺(tái)的發(fā)展，無人機(jī)逐漸向多任務(wù)方向發(fā)展，在很多領(lǐng)域發(fā)揮了重要和不可替代的重要作用?，F(xiàn)有民用無人機(jī)主要集中在小型航模及小型旋翼飛行器上，因?yàn)樾苡邢?，它們并不適合、也不能滿足現(xiàn)今迅速增長的民用無人機(jī)需求。
[0003]由于無人機(jī)體積和動(dòng)力有限，攜帶的燃料也很有限，所以續(xù)航時(shí)間不夠理想，由此影響到無人機(jī)的核心能力，即信息收集能力。雖然也有無人機(jī)通過采用超大展弦比機(jī)翼，并在其機(jī)翼上方鋪設(shè)太陽能電池板，兼有數(shù)臺(tái)航空電機(jī)交叉工作以提供持續(xù)不斷的動(dòng)力，但其能源仍然入不敷出，并且這樣的結(jié)構(gòu)使得無人機(jī)的機(jī)動(dòng)性受到了很大的限制。
[0004]為增加無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間，需要盡可能減輕無人機(jī)的重量，因此飛機(jī)材料及各種機(jī)載設(shè)備就要采用大量高強(qiáng)度、低密度的高級(jí)復(fù)合材料。此外，無人機(jī)普遍采用先進(jìn)的全電式控制系統(tǒng)，這些會(huì)增加無人機(jī)維護(hù)維修的難度及費(fèi)用。目前無人機(jī)的采購情況明顯和其發(fā)展投入不成正比，低采購數(shù)量導(dǎo)致無人機(jī)的單價(jià)居高不下。因此，從整體上看無人機(jī)的效費(fèi)比較低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了克服技術(shù)不足，本實(shí)用新型提供一種浮空器系統(tǒng)，無人浮空器系統(tǒng)，包括彈頭部1，桿體段2和推進(jìn)段3，其中:
[0006](I)彈頭部I包括形狀相同的兩片中空的殼體4和氣囊5，其中:
[0007]殼體4橫截面為半圓型，當(dāng)殼體4處于拼接狀態(tài)時(shí)，通過頭部殼體連接機(jī)構(gòu)15將兩片殼體4固定拼接在一起，殼體4內(nèi)部的中空腔用于存放充氣前的氣囊5，當(dāng)氣囊5充氣并迅速膨脹時(shí)，兩殼體4分開；兩片殼體4拼接后直徑12-16厘米，長38-42厘米，厚度0.3-0.6厘米，殼體4的材料選用耐高溫的一次性復(fù)合材料；氣囊5采用層壓材料，由靠近外部大氣的防老化層、中間膠粘層和靠近氣囊內(nèi)部氦氣的阻氣層組成；
[0008](2)桿體段2包括中空的圓柱體狀中心桿體14、三個(gè)桿體外板8、三個(gè)桿體外板連接機(jī)構(gòu)9、凹槽形螺旋槳艙10、從螺旋槳艙10伸出的桿狀螺旋槳桿11、雙葉螺旋槳12和內(nèi)部設(shè)備13，其中
[0009]桿體外板8與中心桿體14之間的連接是通過桿體外板8上的鎖鉤16與中心桿體14上的鎖芯17鎖定的，鎖鉤16與鎖芯17組合起來構(gòu)成外板連接機(jī)構(gòu)9 ;在無人浮空器系統(tǒng)未展開時(shí)，三片圓弧角度分別為120度的桿體外板8剛好覆蓋在中心桿體14上，保護(hù)螺旋槳艙10內(nèi)的雙葉螺旋槳12，每個(gè)桿體外板8長度為60-80厘米，厚度為0.3-0.6厘米，桿體外板8的材料選用耐高溫的一次性復(fù)合材料；
[0010]中心桿體14的長度與桿體外板8的長度一致，三個(gè)螺旋槳艙10沿圓周方向均勻布置，每個(gè)螺旋槳艙10呈截面為長方形的槽狀，從中心桿體14凹進(jìn)，在每個(gè)螺旋槳艙10內(nèi)配置一個(gè)與其形狀相適應(yīng)的雙葉螺旋槳12，螺旋槳艙10長30-40厘米，寬3-6厘米，深2_8厘米，螺旋槳桿11的一端與螺旋槳艙10連接，另一端與雙葉螺旋槳12固定連接，螺旋槳桿11可伸縮，每個(gè)螺旋槳桿11長6-10厘米，每個(gè)雙葉螺旋槳12直徑30-35厘米，在中心桿體14的中空內(nèi)部安裝內(nèi)部設(shè)備13，內(nèi)部設(shè)備13包括氣體抽放系統(tǒng)803、控制系統(tǒng)804、通信系統(tǒng)805、機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)807、高能蓄電池和高度傳感器；
[0011]其中通過緊固裝置將氣囊5的氣囊接口固連至桿體段2的上端面內(nèi)側(cè)；
[0012](3)推進(jìn)段3是一個(gè)內(nèi)含燃料的火箭助推器，在助推器尾部沿圓周方向均勻分布四個(gè)與無人浮空器系統(tǒng)軸線平行的梯形安定面，推進(jìn)段3的直徑與桿體段2相同，推進(jìn)段3的長度為20-40cm，其中
[0013]通過中心桿體14上的舵機(jī)18和推進(jìn)段3頂部的卡槽19實(shí)現(xiàn)推進(jìn)段3與桿體段2的卡槽連接。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，頭部殼體連接機(jī)構(gòu)15由鎖鉤6和鎖芯7組成，鎖鉤6和鎖芯7相向的一端可扣在一起形成扣緊的拼接配合，相反的一端分別固定連接到兩片殼體4的大約中段內(nèi)壁上。
[0015]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，彈頭部I的兩片殼體4拼接后直徑為14厘米，長度為40厘米，厚度為0.5厘米，殼體4選用碳纖維復(fù)合材料；氣囊5的防老化層選用聚氟乙烯，阻氣層選用聚醋薄膜。
[0016]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，彈頭部I的兩片殼體4拼接后直徑為14厘米，長度為40厘米，厚度為0.5厘米，殼體4選用環(huán)氧樹脂復(fù)合材料；氣囊5的防老化層選用聚氟乙烯，阻氣層選用聚醋薄膜。
[0017]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，桿體段2的每個(gè)桿體外板8長度為70厘米，厚度為0.5厘米，桿體外板8選用碳纖維復(fù)合材料；螺旋槳艙10長34厘米，寬4厘米，深4厘米；雙葉螺旋槳12直徑32厘米。
[0018]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，桿體段2的每個(gè)桿體外板8長度為70厘米，厚度為0.5厘米，桿體外板8選用環(huán)氧樹脂復(fù)合材料；螺旋槳艙10長34厘米，寬4厘米，深4厘米；雙葉螺旋槳12直徑32厘米。
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，推進(jìn)段3的長度為30cm。
[0020]本發(fā)明的無人浮空器系統(tǒng)，由浮力系統(tǒng)801、動(dòng)力系統(tǒng)802、氣體抽放系統(tǒng)803、控制系統(tǒng)804、通信系統(tǒng)805、能源系統(tǒng)806等組成，其中
[0021]浮力系統(tǒng)801，其由一個(gè)充氣時(shí)直徑3-5米的彈性氣囊5組成，氣囊中可充入氦氣;
[0022]動(dòng)力系統(tǒng)802，其包括推進(jìn)段3和位于螺旋槳艙10內(nèi)的三組雙葉螺旋槳12 ;動(dòng)力系統(tǒng)802和浮力系統(tǒng)801 —起用于控制系統(tǒng)的垂直方向與水平方向的運(yùn)動(dòng)；
[0023]氣體抽放系統(tǒng)803位于桿體段2內(nèi)部的內(nèi)部設(shè)備13中，主要由流量計(jì)22、高壓儲(chǔ)氣瓶23、充氣閥門24、抽氣閥門25，抽氣機(jī)匣26和增壓器27組成；充氣時(shí)，高壓儲(chǔ)氣瓶23內(nèi)存儲(chǔ)高壓氦氣，控制系統(tǒng)804控制充氣閥門24打開，高壓氦氣從高壓儲(chǔ)氣瓶23充入氣囊5，充氣后，控制系統(tǒng)804控制充氣閥門24關(guān)閉；放氣時(shí)，抽氣閥門25打開，抽氣機(jī)匣26進(jìn)行抽氣，氣囊5內(nèi)的氣體被抽進(jìn)增壓器27，在增壓器27內(nèi)增壓后充進(jìn)高壓儲(chǔ)氣瓶23 ；
[0024]控制系統(tǒng)804，其主要由微型機(jī)載計(jì)算機(jī)組成，位于桿體段2內(nèi)部的內(nèi)部設(shè)備13中，用于控制各系統(tǒng)協(xié)同工作；
[0025]通信系統(tǒng)805，其由接收天線與通信雷達(dá)組成，位于桿體段2內(nèi)部的內(nèi)部設(shè)備13中，用于與中繼衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交流，也可與其他終端設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交流；
[0026]能源系統(tǒng)806，其由位于氣囊5表面的太陽能電池薄膜及內(nèi)部設(shè)備13中的高能蓄電器組成，負(fù)責(zé)電能的獲取與存儲(chǔ)。
[0027]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，無人浮空器系統(tǒng)還可包括機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)807，其位于桿體段2內(nèi)部的內(nèi)部設(shè)備13中，用于執(zhí)行任務(wù)。
[0028]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，無人浮空器系統(tǒng)還可以不安裝彈頭部I的兩片殼體4和推進(jìn)段3，在地面通過控制系統(tǒng)804控制氣囊5充氣，利用氣囊5的浮力使簡易浮空器升空。
[0029]本實(shí)用新型的無人浮空器系統(tǒng)能夠?qū)⒏】掌骷夹g(shù)與無人機(jī)相結(jié)合，有效利用浮空器的浮空原理解決現(xiàn)有無人機(jī)續(xù)航能力較差的弱點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的超長航時(shí)。本實(shí)用新型的系統(tǒng)便于攜帶，使用方便，整體結(jié)構(gòu)簡單，材料加工工藝及結(jié)構(gòu)材料要求不高，整體設(shè)計(jì)均在現(xiàn)有科技水平下進(jìn)行，宜于推廣使用，效費(fèi)比較高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的無人浮空器系統(tǒng)發(fā)射型組合體整體外形圖；
[0031]圖2示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的無人浮空器系統(tǒng)彈頭部展開圖；
[0032]圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的無人浮空器系統(tǒng)頭部殼體和桿體外板與系統(tǒng)連接關(guān)系的整體圖與局部放大圖；
[0033]圖4示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的無人浮空器系統(tǒng)桿體展開圖；
[0034]圖5示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的無人浮空器系統(tǒng)推進(jìn)段外形圖；
[0035]圖6示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的無人浮空器系統(tǒng)桿體段和推進(jìn)段連接關(guān)系的整體圖和局部放大圖；
[0036]圖7示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的無人浮空器各系統(tǒng)協(xié)同工作的原理框圖；
[0037]圖8示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的無人浮空器氣體抽放系統(tǒng)的工作原理框圖；
[0038]圖9示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的無人浮空器通信系統(tǒng)的工作原理框圖；
[0039]圖10示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的無人浮空器系統(tǒng)空中展開后的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0040]本實(shí)用新型提供一種高效長航時(shí)無人浮空器系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)局部區(qū)域長時(shí)間的信息收集與傳遞；可以實(shí)現(xiàn)地形勘測，自然災(zāi)害監(jiān)控等。無人浮空器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部分包括彈頭部1，桿體段2和推進(jìn)段3。整體外形圖如圖1所示。
[0041 ] 如圖2所示，彈頭部I包括形狀相同的兩片中空的殼體4和氣囊5。殼體4橫截面為半圓型。當(dāng)無人浮空器系統(tǒng)未達(dá)到空中打開高度時(shí)，兩片殼體4通過頭部殼體連接機(jī)構(gòu)15固定拼接在一起，其中頭部殼體連接機(jī)構(gòu)15由帶一定桿體長度的鎖鉤6和鎖芯7組成，如圖3中左側(cè)的局部放大圖所不。鎖鉤6和鎖芯7相向的一端可扣在一起形成扣緊的拼接配合，相反的一端分別固定連接到兩片殼體4的大約中段內(nèi)壁上。在浮空器系統(tǒng)高速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣動(dòng)力的作用方向只沿鎖鉤6桿體的方向，這種情況是無法將鎖解開的，殼體4處于拼接狀態(tài)，可為浮空器系統(tǒng)高速向上運(yùn)動(dòng)過程提供良好的氣動(dòng)外形。殼體4內(nèi)部的中空腔用于存放充氣前的氣囊5，在桿體段2臨近彈頭部I的上端面內(nèi)側(cè)有一個(gè)環(huán)形的氣囊接口(圖中未示出)，如本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的那樣，環(huán)形氣囊接口的形狀與桿體段2臨近彈頭部I的上端面的形狀相適應(yīng)，環(huán)形氣囊接口的直徑優(yōu)選為5厘米。作為連接氣囊開口部分的固定接口，氣囊接口與桿體段2臨近彈頭部I的上端面之間由連接片固定，連接片與氣囊接口通過膠粘劑粘合，并利用周向均勻分布的四個(gè)螺栓的緊固裝置進(jìn)行加強(qiáng)固定。氣囊5與桿體段2之間的連接也可以采用例如汽車安全氣囊的氣囊連接器完成。當(dāng)氣囊5在控制系統(tǒng)控制下充氣并迅速膨脹時(shí)，將對(duì)鎖鉤6上產(chǎn)生較大的沖力，力的方向垂直于鎖鉤6桿體方向，因此很容易將鎖鉤鎖芯分開，兩殼體4在氣動(dòng)力和重力作用下隨即分開，如圖2所示。
[0042]彈頭部兩片殼體4拼接后直徑12-16厘米，優(yōu)選14厘米；長38-42厘米，優(yōu)選40厘米；厚度0.3-0.6厘米，優(yōu)選0.5厘米。殼體4的材料選用耐高溫的一次性復(fù)合材料，例如碳纖維或環(huán)氧樹脂復(fù)合材料；氣囊5采用層壓材料，該材料由靠近外部大氣的防老化層、中間膠粘層和靠近氣囊內(nèi)部氦氣的阻氣層組成。防老化層選用聚氟乙烯，它不僅在各種酸、堿、溶劑環(huán)境下對(duì)溫度呈現(xiàn)惰性，同時(shí)具備其他許多復(fù)合材料無法比擬的光化學(xué)穩(wěn)定性。聚醋薄膜具有低滲透率和相對(duì)較高的強(qiáng)度及硬度，可作為阻氣層的材料。除此之外，還可以選擇本領(lǐng)技術(shù)人員所知的其他適合的氣囊材料。中間膠粘層通過膠粘劑將防老化層和阻氣層粘結(jié)起來。
[0043]無人浮空器系統(tǒng)空中展開后的狀態(tài)如圖4所示，圖中示出的是充氣后的氣囊5和展開狀態(tài)下的桿體段2。桿體段2包括中空的圓柱體狀中心桿體14、桿體外板8 (圖中為打開狀態(tài))、桿體外板連接機(jī)構(gòu)9、凹槽形螺旋槳艙10、從螺旋槳艙10伸出的桿狀螺旋槳桿11、工作狀態(tài)的雙葉螺旋槳12和內(nèi)部設(shè)備13。在該狀態(tài)下，推進(jìn)段3和彈頭部殼體4已經(jīng)從無人浮空器系統(tǒng)中分離并脫落，此時(shí)桿體段2成為無人浮空器系統(tǒng)的主要部分，也稱為工作段。
[0044]桿體外板8與中心桿體14之間的連接是通過尾部(靠近推進(jìn)段3)桿體外板8上的鎖鉤16與中心桿體上的鎖芯17鎖定的，鎖鉤16與鎖芯17組合起來構(gòu)成外板連接機(jī)構(gòu)9，其工作原理需結(jié)合圖3右側(cè)的局部放大圖和圖6右上角外板連接機(jī)構(gòu)9的局部放大圖進(jìn)行說明，其中圖6中的外板連接機(jī)構(gòu)9屬于固定狀態(tài)，外板連接機(jī)構(gòu)9中間的圓柱體是鎖芯17,固定在中心桿體14上，鎖芯17外側(cè)是鎖鉤16頭部被鎖芯17分開的兩個(gè)表面，此時(shí)兩個(gè)表面是朝上的。圖3右側(cè)的局部放大圖是鎖鉤16已經(jīng)繞鎖芯17順時(shí)針轉(zhuǎn)過一定角度的狀態(tài)，是一個(gè)側(cè)視圖，此時(shí)鎖鉤16頭部被鎖芯17分開的兩個(gè)水平面是朝下的，當(dāng)鎖鉤16繼續(xù)繞鎖芯17順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)一定程度，鎖鉤16與鎖芯17分開，桿體外板8與中心桿體14完成分離。由于桿體外板8有三個(gè)，所以外板連接機(jī)構(gòu)9也有三個(gè)。在發(fā)射階段(即無人浮空器系統(tǒng)未展開時(shí))，三片圓弧角度分別為120度的桿體外板8剛好覆蓋在中心桿體14上，為桿體段2保持良好的氣動(dòng)外形，保護(hù)螺旋槳艙10內(nèi)的雙葉螺旋槳12。每個(gè)桿體外板8長度為60-80厘米，優(yōu)選70厘米；厚度為0.3-0.6厘米，優(yōu)選0.5厘米。桿體外板8的材料選用耐高溫的一次性復(fù)合材料，例如碳纖維或環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。
[0045]中心桿體14的長度與桿體外板8的長度一致。三個(gè)螺旋槳艙10沿圓周方向均勻布置，每個(gè)螺旋槳艙10呈截面為長方形的槽狀，從中心桿體14凹進(jìn)，在每個(gè)螺旋槳艙10內(nèi)配置一個(gè)與其形狀相適應(yīng)的雙葉螺旋槳12，因此共有三個(gè)雙葉螺旋槳12，螺旋槳艙10長30-40厘米，優(yōu)選34厘米；寬3-6厘米，優(yōu)選4厘米；深2_8厘米，優(yōu)選4厘米。螺旋槳桿11的一端與螺旋槳艙10連接，另一端與雙葉螺旋槳12固定連接，螺旋槳桿11在控制系統(tǒng)804的控制下可伸縮。桿體外板8未展開時(shí)，螺旋槳桿11可以全部縮回到螺旋槳艙10內(nèi)，此時(shí)雙葉螺旋槳12不能超過螺旋槳艙10的深度。桿體外板8展開后，螺旋槳桿11伸出，長6-10厘米，優(yōu)選8厘米，將雙葉螺旋槳12伸出螺旋槳艙10外，每個(gè)雙葉螺旋槳12直徑30-35厘米，優(yōu)選32厘米，其形狀如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知。在中心桿體14的中空內(nèi)部安裝了內(nèi)部設(shè)備13，內(nèi)部設(shè)備13包括氣體抽放系統(tǒng)803、控制系統(tǒng)804、通信系統(tǒng)805、機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)807、高能蓄電池和高度傳感器，如下圖7所述(圖7中未示出高能蓄電池和高度傳感器)，各系統(tǒng)協(xié)同工作來完成無人浮空器的相應(yīng)任務(wù)。
[0046]彈頭部殼體4與中心桿體14之間的連接是通過彈頭部殼體4尾部(靠近中心桿體段)上的鎖鉤20與中心桿體14上的鎖芯21鎖定的，鎖鉤20與鎖芯21組合起來構(gòu)成彈頭部殼體4與中心桿體14的連接機(jī)構(gòu)，其工作原理需結(jié)合圖3右上角的局部放大圖進(jìn)行說明，圖3中示出的是鎖鉤20已經(jīng)繞鎖芯21順時(shí)針轉(zhuǎn)過一定角度的狀態(tài)，是一個(gè)側(cè)視圖。連接機(jī)構(gòu)的原始狀態(tài)應(yīng)該是圖中狀態(tài)的鎖鉤20逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到豎直位置的情況，此時(shí)彈頭部殼體4是處于拼接狀態(tài)的。當(dāng)頭部殼體連接機(jī)構(gòu)15的鎖鉤6與鎖芯7分開后，兩殼體4在氣動(dòng)力和重力作用下隨即分開，此時(shí)鎖鉤20就開始繞鎖芯21順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，呈現(xiàn)出圖3右上角放大圖顯示的中間狀態(tài)，當(dāng)鎖鉤20繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到一定程度，鎖鉤20與鎖芯21完全分開，彈頭部殼體4與中心桿體14完成分離。由于彈頭部殼體有兩個(gè)，所以彈頭部殼體連接機(jī)構(gòu)也有兩套。在發(fā)射階段(即無人浮空器系統(tǒng)未展開時(shí))，兩片圓弧角度分別為180度的彈頭部殼體4剛好覆蓋在中心桿體14上端，為彈頭部I保持良好的氣動(dòng)外形。
[0047]推進(jìn)段3整體結(jié)構(gòu)如圖5所示。推進(jìn)段3是一個(gè)火箭助推器，用于提供起飛時(shí)的動(dòng)力，內(nèi)含硝酸酯增塑聚醚燃料，或本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的其他適當(dāng)?shù)娜剂希剂系亩嗌僦饕Q于發(fā)射到達(dá)的高度，在助推器尾部沿圓周方向均勻分布四個(gè)梯形安定面，改善發(fā)射過程橫航向的穩(wěn)定性。推進(jìn)段3的直徑與桿體段2相同，推進(jìn)段3的長度為20-40cm，優(yōu)選30cmo
[0048]如圖6所示，推進(jìn)段3與桿體段2的連接是由中心桿體14上的舵機(jī)18和推進(jìn)段3頂部(靠近桿體段2的部分)的雙圓環(huán)固定卡槽19共同實(shí)現(xiàn)的。雙圓環(huán)固定卡槽19的上部是一個(gè)從推進(jìn)段外壁面向內(nèi)伸出的較薄的圓環(huán)1901，下部是推進(jìn)段內(nèi)部的一個(gè)平面1902，平面1902下是推進(jìn)段的內(nèi)部，所以雙圓環(huán)固定卡槽19是一個(gè)由圓環(huán)1901和平面1902夾成的圓環(huán)形凹槽。在圓環(huán)1901上面的推進(jìn)段側(cè)壁面圓弧1903剛好把桿體外板8包住，固定住了外板連接機(jī)構(gòu)9，所以推進(jìn)段3未分離前，桿體外板8 —定是固定在中心桿體14上的。中心桿體14上舵機(jī)18包括頭部1801和尾部1802，尾部1802與中心桿體14相連，頭部1801可以進(jìn)行180°的旋轉(zhuǎn)，通過控制系統(tǒng)804對(duì)舵機(jī)18的控制使其頭部1801旋轉(zhuǎn)180°，將頭部1801旋入雙圓環(huán)固定卡槽19，使推進(jìn)段3固定，推進(jìn)段3與桿體段2處于連接狀態(tài)；解鎖時(shí)，控制系統(tǒng)804控制中心桿體14的舵機(jī)18反方向旋轉(zhuǎn)180°后，舵機(jī)18的頭部離開雙圓環(huán)固定卡槽19，推進(jìn)段3在重力作用下自動(dòng)脫落，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)段3與桿體段2的分離，此時(shí)圓環(huán)1901上面的側(cè)壁面圓弧1903對(duì)桿體外板8和外板連接機(jī)構(gòu)9的包裹作用消失，鎖鉤16與鎖芯17被解鎖，在重力和氣動(dòng)力作用下鎖鉤16沿著鎖芯順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，到達(dá)一定角度后鎖鉤脫離鎖芯，桿體外板8自然脫落。
[0049]無人浮空器系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)主要由浮力系統(tǒng)801、動(dòng)力系統(tǒng)802、氣體抽放系統(tǒng)803、控制系統(tǒng)804、通信系統(tǒng)805、能源系統(tǒng)806等協(xié)作完成，可選地，還可包括機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)807。其中氣體抽放系統(tǒng)803、控制系統(tǒng)804、通信系統(tǒng)805和機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)807包括在內(nèi)部設(shè)備13中(位于桿體段2內(nèi)部)。動(dòng)力系統(tǒng)802包括推進(jìn)段3和位于螺旋槳艙10內(nèi)的三組雙葉螺旋槳12。能源系統(tǒng)806由位于氣囊5表面的太陽能電池薄膜(圖中未示出)及內(nèi)部設(shè)備13中的高能蓄電器組成。根據(jù)各系統(tǒng)完成任務(wù)的職能不同，將6個(gè)分系統(tǒng)劃分為四個(gè)功能模塊，其中浮力系統(tǒng)801和動(dòng)力系統(tǒng)802統(tǒng)稱為運(yùn)動(dòng)模塊，控制系統(tǒng)的垂直方向與水平方向的運(yùn)動(dòng)；氣體抽放系統(tǒng)803和能源系統(tǒng)806統(tǒng)稱為輔助系統(tǒng)；機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)807和通信系統(tǒng)805統(tǒng)稱為任務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視，通信等功能；控制系統(tǒng)804為控制模塊，控制各系統(tǒng)協(xié)同工作。這些系統(tǒng)協(xié)同工作完成任務(wù)的工作原理框圖如圖7示。
[0050]如圖2和圖5所示，浮力系統(tǒng)801由一個(gè)充氣時(shí)直徑3-5米，優(yōu)選4米的彈性氣囊5組成，氣囊中可充入氦氣。在地面收起狀態(tài)時(shí)，囊內(nèi)氣體抽空便于存放攜帶，使用時(shí)氣囊5瞬間充氣提供升力。氣囊5所提供的升力除克服無人浮空器系統(tǒng)本身重力外，其他全部用于支持無人浮空器系統(tǒng)有效載荷，即機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)807。
[0051]如圖4-6所示，動(dòng)力系統(tǒng)802負(fù)責(zé)為無人浮空器系統(tǒng)的發(fā)射和空中巡航飛行提供動(dòng)力。主要由發(fā)射用火箭助推器3和三個(gè)雙葉螺旋槳12組成。地面發(fā)射時(shí)，將火箭助推器3安裝在浮空器桿體段2下方，置于地面發(fā)射器(圖中未示出)上進(jìn)行發(fā)射，將無人浮空器系統(tǒng)推升到至少5000米時(shí)脫離。三個(gè)螺旋槳12在控制系統(tǒng)804控制下為無人浮空器系統(tǒng)提供水平推力。
[0052]氣體抽放系統(tǒng)803負(fù)責(zé)無人浮空器系統(tǒng)氦氣資源的儲(chǔ)存與抽放，其工作原理框圖如圖8所示。氣體抽放系統(tǒng)803主要由流量計(jì)22、高壓儲(chǔ)氣瓶23、充氣閥門24、抽氣閥門25，抽氣機(jī)匣26和增壓器27組成。高壓儲(chǔ)氣瓶23內(nèi)存儲(chǔ)高壓氦氣，在無人浮空器系統(tǒng)發(fā)射至指定高度時(shí)，控制系統(tǒng)804控制充氣閥門24打開，高壓氦氣從高壓儲(chǔ)氣瓶23充入氣囊5，當(dāng)氣囊5內(nèi)氣體體積達(dá)到控制系統(tǒng)804指定體積時(shí)(通過流量計(jì)22測量)，控制系統(tǒng)804控制充氣閥門24關(guān)閉。當(dāng)無人浮空器系統(tǒng)需要降低高度時(shí)，抽氣閥門25打開，抽氣機(jī)匣26進(jìn)行抽氣，氣囊內(nèi)的氣體被抽進(jìn)增壓器27，在增壓器27內(nèi)增壓后充進(jìn)高壓儲(chǔ)氣瓶23，實(shí)現(xiàn)氣體循環(huán)使用。無人浮空器系統(tǒng)需要增加高度時(shí)，使用高壓儲(chǔ)氣瓶23對(duì)氣囊5再進(jìn)行充氣。
[0053]控制系統(tǒng)804主要負(fù)責(zé)向其他系統(tǒng)發(fā)出控制命令，接受并處理其他系統(tǒng)反饋回來的信號(hào)。控制系統(tǒng)804主要由微型機(jī)載計(jì)算機(jī)組成。控制系統(tǒng)804根據(jù)地面控制命令及任務(wù)分配，合理計(jì)算規(guī)劃飛行路線，減少能源消耗，準(zhǔn)確控制三個(gè)螺旋槳12的協(xié)同工作，以達(dá)到控制水平飛行方向的目的；通過高度傳感器(如上文所述，高度傳感器位于中心桿體14的中空內(nèi)部，圖中未示出)的反饋信號(hào)，確定無人浮空器系統(tǒng)所在高度，當(dāng)達(dá)到預(yù)定高度時(shí)，控制系統(tǒng)804控制舵機(jī)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)段3與桿體段2的分離；控制系統(tǒng)804控制充氣閥門24和抽氣閥門25打開，利用抽氣機(jī)匣26及增壓器27的工作來調(diào)節(jié)氣囊5內(nèi)氣體體積，進(jìn)而控制無人浮空器系統(tǒng)的高度；控制系統(tǒng)804根據(jù)流量計(jì)22的反饋，控制充氣閥門24的關(guān)閉，保證氣囊產(chǎn)生適當(dāng)?shù)母×?；控制系統(tǒng)804接收能源系統(tǒng)806傳來的信號(hào)，根據(jù)剩余的能源量及所分配的任務(wù)合理分配能源使用，并根據(jù)任務(wù)分配，準(zhǔn)確控制各機(jī)載設(shè)備執(zhí)行任務(wù)操作。
[0054]如圖9所示意，通信系統(tǒng)805主要由接收天線與通信雷達(dá)組成(圖中未示出)。通信系統(tǒng)805主要負(fù)責(zé)與中繼衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交流，也可與自身所控制空域下的其他終端設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交流。一方面，通信系統(tǒng)805通過與中繼衛(wèi)星進(jìn)行交流可獲得自身所在地理坐標(biāo)、高度、周邊環(huán)境、未來天氣預(yù)報(bào)等各種有用信息，也可以實(shí)時(shí)收到來自地面的控制命令。另一方面，無人浮空器系統(tǒng)可以通過通信系統(tǒng)805、經(jīng)由中繼衛(wèi)星將所收集到的各種情報(bào)及時(shí)的發(fā)回地面控制中心，保證了控制中心可以在第一時(shí)間得到前方的情報(bào)資料，確保了情報(bào)的時(shí)效性。此外，與自身空域下的其他終端設(shè)備的數(shù)據(jù)交流拓展了無人浮空器系統(tǒng)的應(yīng)用，為單位或私人使用無人浮空器系統(tǒng)提供了可靠途徑。可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的由接收天線與通信雷達(dá)組成的通信系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)此項(xiàng)功能，不再累述。
[0055]能源系統(tǒng)806主要由太陽能電池薄膜及高能蓄電器組成，負(fù)責(zé)電能的獲取與存儲(chǔ)，并保障其他用電設(shè)備的正常工作。太陽能電池薄膜鋪設(shè)在氣囊5上表面，負(fù)責(zé)在日間吸收太陽能將其轉(zhuǎn)化成電能并存儲(chǔ)進(jìn)高能蓄電器內(nèi)，同時(shí)遮擋紫外線，以減少設(shè)備的老化。夜間，高能蓄電器向其他用電設(shè)備提供電能，保證其他用電設(shè)備的正常工作。實(shí)時(shí)向控制系統(tǒng)804反饋所余能源量，供控制系統(tǒng)804合理分配。
[0056]可選地，無人浮空器系統(tǒng)可包括機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)807。機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)807可包括多種機(jī)載設(shè)備(圖中未示出)，這些機(jī)載設(shè)備主要負(fù)責(zé)執(zhí)行保障分配任務(wù)。無人浮空器系統(tǒng)可根據(jù)所執(zhí)行的任務(wù)，選擇性地搭載不同的機(jī)載設(shè)備，如高清攝像頭、熱成像儀、基于圖像分析的全向紅外告警器等設(shè)備。因?yàn)闊o人浮空器系統(tǒng)載重有限，所以一臺(tái)無人浮空器系統(tǒng)可以選擇性的搭載一臺(tái)或兩臺(tái)設(shè)備，任務(wù)需要多種設(shè)備協(xié)同工作的，可以組合多臺(tái)無人浮空器系統(tǒng)協(xié)同工作。
[0057]無人浮空器系統(tǒng)的工作階段主要分為:升空、空中展開、空中飛行升降、任務(wù)執(zhí)行以及降落回收。
[0058]升空，可采取兩種不同的升空模式。一種是不安裝彈頭部I的兩片殼體4和推進(jìn)段3 (此時(shí)的無人浮空器可稱為“簡易浮空器”)，在地面通過控制系統(tǒng)804控制氣囊5充氣，利用氣囊5的浮力使簡易浮空器升空。這種方法簡單方便，不需要火箭助推器，減少了發(fā)射成本，缺點(diǎn)是升空速度較慢，但較適合非緊急時(shí)刻的使用。另一種是采用完整的無人浮空器系統(tǒng)(即前面提到的系統(tǒng))，在地面鋪設(shè)簡易的導(dǎo)彈發(fā)射架(圖中未示出)來引導(dǎo)發(fā)射，發(fā)射至預(yù)設(shè)高度時(shí)，無人浮空器系統(tǒng)在控制系統(tǒng)804的控制下空中展開。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是升空速度快，可從較遠(yuǎn)距離處直接發(fā)射至目標(biāo)空域，缺點(diǎn)是需攜帶和組裝彈頭部I的兩片殼體4、桿體外板8及火箭助推器3，它們都是一次性消耗品，增加了發(fā)射成本，適合緊急時(shí)刻或應(yīng)對(duì)突發(fā)情況時(shí)使用。
[0059]空中展開。在無人浮空器系統(tǒng)發(fā)射升空后，控制系統(tǒng)804通過高度傳感器確定自身所在高度，當(dāng)無人浮空器系統(tǒng)達(dá)到指定高度時(shí)，控制系統(tǒng)804向推進(jìn)段3發(fā)出信號(hào)，控制其熄火并通過舵機(jī)18的旋轉(zhuǎn)斷開與桿體段2的連接，推進(jìn)段3分離。推進(jìn)段3的分離消除了推進(jìn)段3雙圓環(huán)固定卡槽19上面的圓弧對(duì)桿體段2外板連接機(jī)構(gòu)9的束縛，使得桿體外板8上的鎖鉤16圍繞中心桿體14上的鎖芯17進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，此時(shí)桿體外板8的展開增加了無人浮空器系統(tǒng)所受阻力，系統(tǒng)的速度降低，減少了無人浮空器系統(tǒng)所受的氣體沖擊力。旋轉(zhuǎn)90度后，桿體外板8與中心桿體14分離。同時(shí)控制系統(tǒng)804控制高壓儲(chǔ)氣瓶23的充氣閥門24打開，向氣囊5內(nèi)充進(jìn)氦氣，氣囊5迅速撐開，在沖力的作用下彈頭部殼體4被解鎖打開，在重力和氣動(dòng)力作用下殼體4自然脫落，當(dāng)氣囊5完全展開時(shí)，桿體外板8完全脫落，氣囊5懸掛在中心桿體14上，處于懸浮狀態(tài)，雙葉螺旋槳12缺少了桿體外板8的約束，在控制系統(tǒng)804控制下伸出螺旋槳艙10，此時(shí)無人浮空器系統(tǒng)在空中完全展開，如圖10所示。
[0060]空中飛行升降，空中的運(yùn)動(dòng)可分為水平運(yùn)動(dòng)及垂直升降。水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)椴捎萌齻€(gè)雙葉螺旋槳12，當(dāng)單個(gè)螺旋槳12工作時(shí)，無人浮空器系統(tǒng)可以沿水平面內(nèi)的三個(gè)相間120度的螺旋槳軸向方向進(jìn)行水平運(yùn)動(dòng)。當(dāng)需沿其它方向水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，可將該運(yùn)動(dòng)方向所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)螺旋槳12對(duì)該運(yùn)動(dòng)進(jìn)行速度分解，再由控制系統(tǒng)804分別對(duì)兩個(gè)螺旋槳12進(jìn)行精確控制，使無人浮空器系統(tǒng)沿目標(biāo)方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。垂直升降時(shí)，氣囊5通過本身所排開空氣質(zhì)量與本身質(zhì)量之差來產(chǎn)生浮升力，通過改變氣囊5的體積可以改變無人浮空器系統(tǒng)的凈浮力，最終使無人浮空器系統(tǒng)上升或下降。控制浮空器空中運(yùn)動(dòng)方向的技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的，在此不再累述。
[0061]任務(wù)執(zhí)行，無人浮空器系統(tǒng)在接收到任務(wù)信號(hào)時(shí)，控制系統(tǒng)804經(jīng)過計(jì)算，確定出最佳航行路線，并控制無人浮空器系統(tǒng)航行至目標(biāo)空域。控制系統(tǒng)804根據(jù)任務(wù)要求控制相關(guān)機(jī)載設(shè)備進(jìn)行任務(wù)操作，在得到情報(bào)數(shù)據(jù)后及時(shí)通過通信系統(tǒng)805發(fā)回控制中心，確保情報(bào)數(shù)據(jù)的時(shí)效性。
[0062]降落回收，根據(jù)使用者需求，可以發(fā)射即不管(不回收)，像衛(wèi)星一樣，一直使浮空器運(yùn)行直到其報(bào)廢為止；也可以對(duì)浮空器循環(huán)回收使用。無人浮空器系統(tǒng)完成分配任務(wù)后，地面終端控制其飛至指定空域，通過控制系統(tǒng)804控制抽氣機(jī)匣26抽氣，其過程與控制無人浮空器系統(tǒng)垂直降落相同，控制其緩慢降落至地面進(jìn)行回收。
[0063]無人浮空器系統(tǒng)將浮空器原理與無人機(jī)技術(shù)相結(jié)合，氣囊在不需要發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的情況下為系統(tǒng)提供升力，可保證浮空器在一定高度對(duì)局部區(qū)域進(jìn)行長時(shí)間的監(jiān)視和情報(bào)收集，有效解決了現(xiàn)有無人機(jī)續(xù)航能力較差的弱點(diǎn)，保證了較長的巡航時(shí)間。如果利用多臺(tái)無人浮空器系統(tǒng)協(xié)同工作，分配到達(dá)不同空域分別執(zhí)行任務(wù)，擴(kuò)大了監(jiān)視區(qū)域，增加了信息收集量，可大大提高工作效率，合理分配實(shí)現(xiàn)多任務(wù)工作。此外，由于無人浮空器系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡單，在未安裝前可分為三段，單兵即可攜帶。氣囊5的材料加工工藝及結(jié)構(gòu)材料要求不高，整體設(shè)計(jì)均在現(xiàn)有科技水平下進(jìn)行。另外，雖然彈頭部殼體、桿體外板和火箭助推器都屬于一次性消耗品，增加了初始成本，但是由于浮空器在空中長時(shí)間的工作不需要發(fā)動(dòng)機(jī)，減小了運(yùn)行成本，并且續(xù)航能力和信息收集能力增強(qiáng)，使得無人浮空器系統(tǒng)的效費(fèi)比較高，所以無人浮空器系統(tǒng)應(yīng)該具有廣闊的應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1.一種無人浮空器系統(tǒng)，包括彈頭部(1)，桿體段(2)和推進(jìn)段(3)，其中: (1)彈頭部(I)包括形狀相同的兩片中空的殼體(4)和氣囊(5)，其中: 殼體(4)橫截面為半圓型，當(dāng)殼體(4)處于拼接狀態(tài)時(shí)，通過頭部殼體連接機(jī)構(gòu)(15)將兩片殼體(4)固定拼接在一起，殼體(4)內(nèi)部的中空腔用于存放充氣前的氣囊(5)，當(dāng)氣囊(5)充氣并迅速膨脹時(shí)，兩殼體(4)分開；兩片殼體(4)拼接后直徑12-16厘米，長38-42厘米，厚度0.3-0.6厘米，殼體(4)的材料選用耐高溫的一次性復(fù)合材料；氣囊(5)采用層壓材料，由靠近外部大氣的防老化層、中間膠粘層和靠近氣囊內(nèi)部氦氣的阻氣層組成； (2)桿體段(2)包括中空的圓柱體狀中心桿體(14)、三個(gè)桿體外板(8)、三個(gè)桿體外板連接機(jī)構(gòu)(9)、凹槽形螺旋槳艙(10)、從螺旋槳艙(10)伸出的桿狀螺旋槳桿(11)、雙葉螺旋槳(12)和內(nèi)部設(shè)備(13)，其中 桿體外板(8)與中心桿體(14)之間的連接是通過桿體外板(8)上的鎖鉤(16)與中心桿體(14)上的鎖芯(17)鎖定的，鎖鉤(16)與鎖芯(17)組合起來構(gòu)成外板連接機(jī)構(gòu)(9)；在無人浮空器系統(tǒng)未展開時(shí)，三片圓弧角度分別為120度的桿體外板(8)剛好覆蓋在中心桿體(14)上，保護(hù)螺旋槳艙(10)內(nèi)的雙葉螺旋槳(12)，每個(gè)桿體外板(8)長度為60-80厘米，厚度為0.3-0.6厘米，桿體外板(8)的材料選用耐高溫的一次性復(fù)合材料； 中心桿體(14)的長度與桿體外板(8)的長度一致，三個(gè)螺旋槳艙(10)沿圓周方向均勻布置，每個(gè)螺旋槳艙(10)呈截面為長方形的槽狀，從中心桿體(14)凹進(jìn)，在每個(gè)螺旋槳艙(10)內(nèi)配置一個(gè)與其形狀相適應(yīng)的雙葉螺旋槳(12)，螺旋槳艙(10)長30-40厘米，寬3-6厘米，深2-8厘米，螺旋槳桿(11)的一端與螺旋槳艙(10)連接，另一端與雙葉螺旋槳(12)固定連接，螺旋槳桿(11)可伸縮，每個(gè)螺旋槳桿(11)長6-10厘米，每個(gè)雙葉螺旋槳(12)直徑30-35厘米，在中心桿體(14)的中空內(nèi)部安裝內(nèi)部設(shè)備(13)，內(nèi)部設(shè)備(13)包括氣體抽放系統(tǒng)(803)、控制系統(tǒng)(804)、通信系統(tǒng)(805)、機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)(807)、高能蓄電池和高度傳感器； 其中通過緊固裝置將氣囊(5)的氣囊接口固連至桿體段(2)的上端面內(nèi)側(cè)； (3)推進(jìn)段(3)是一個(gè)內(nèi)含燃料的火箭助推器，在助推器尾部沿圓周方向均勻分布四個(gè)與無人浮空器系統(tǒng)軸線平行的梯形安定面，推進(jìn)段(3)的直徑與桿體段(2)相同，推進(jìn)段(3)的長度為20-40cm，其中 通過中心桿體(14)上的舵機(jī)(18)和推進(jìn)段(3)頂部的卡槽(19)實(shí)現(xiàn)推進(jìn)段(3)與桿體段(2)的卡槽連接。
2.如權(quán)利要求1所述的無人浮空器系統(tǒng)，其中頭部殼體連接機(jī)構(gòu)(15)由鎖鉤(6)和鎖芯(7)組成，鎖鉤(6)和鎖芯(7)相向的一端可扣在一起形成扣緊的拼接配合，相反的一端分別固定連接到兩片殼體(4)的中段內(nèi)壁上。
3.如權(quán)利要求1所述的無人浮空器系統(tǒng)，其中彈頭部⑴的兩片殼體⑷拼接后直徑為14厘米，長度為40厘米，厚度為0.5厘米，殼體(4)選用碳纖維復(fù)合材料；氣囊(5)的防老化層選用聚氟乙烯，阻氣層選用聚醋薄膜。
4.如權(quán)利要求1所述的無人浮空器系統(tǒng)，其中彈頭部⑴的兩片殼體⑷拼接后直徑為14厘米，長度為40厘米，厚度為0.5厘米，殼體(4)選用環(huán)氧樹脂復(fù)合材料；氣囊(5)的防老化層選用聚氟乙烯，阻氣層選用聚醋薄膜。
5.如權(quán)利要求1所述的無人浮空器系統(tǒng)，其中桿體段(2)的每個(gè)桿體外板(8)長度為70厘米，厚度為0.5厘米，桿體外板(8)選用碳纖維復(fù)合材料；螺旋槳艙(10)長34厘米，寬4厘米，深4厘米；雙葉螺旋槳(12)直徑32厘米。
6.如權(quán)利要求1所述的無人浮空器系統(tǒng)，其中桿體段(2)的每個(gè)桿體外板(8)長度為70厘米，厚度為0.5厘米，桿體外板(8)選用環(huán)氧樹脂復(fù)合材料；螺旋槳艙(10)長34厘米，寬4厘米，深4厘米；雙葉螺旋槳(12)直徑32厘米。
7.如權(quán)利要求1所述的無人浮空器系統(tǒng)，其中推進(jìn)段(3)的長度為30cm。
8.如權(quán)利要求1至7的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的無人浮空器系統(tǒng)，由浮力系統(tǒng)(801)、動(dòng)力系統(tǒng)(802)、氣體抽放系統(tǒng)(803)、控制系統(tǒng)(804)、通信系統(tǒng)(805)、能源系統(tǒng)(806)組成，其中 浮力系統(tǒng)(801)，其由一個(gè)充氣時(shí)直徑3-5米的彈性氣囊(5)組成，氣囊中可充入氦氣; 動(dòng)力系統(tǒng)(802)，其包括推進(jìn)段(3)和位于螺旋槳艙(10)內(nèi)的三組雙葉螺旋槳(12)；動(dòng)力系統(tǒng)(802)和浮力系統(tǒng)(801) —起用于控制系統(tǒng)的垂直方向與水平方向的運(yùn)動(dòng)； 氣體抽放系統(tǒng)(803)位于桿體段(2)內(nèi)部的內(nèi)部設(shè)備(13)中，主要由流量計(jì)(22)、高壓儲(chǔ)氣瓶(23)、充氣閥門(24)、抽氣閥門(25)，抽氣機(jī)匣(26)和增壓器(27)組成；充氣時(shí)，高壓儲(chǔ)氣瓶(23)內(nèi)存儲(chǔ)高壓氦氣，控制系統(tǒng)(804)控制充氣閥門(24)打開，高壓氦氣從高壓儲(chǔ)氣瓶(23)充入氣囊(5)，充氣后，控制系統(tǒng)(804)控制充氣閥門(24)閉；放氣時(shí)，抽氣閥門(5)開，抽氣機(jī)匣(26)，氣囊(5)氣體被抽進(jìn)增壓器(27)，在增壓器(27)內(nèi)增壓后充進(jìn)高壓儲(chǔ)氣瓶(23)； 控制系統(tǒng)(804)，其主要由微型機(jī)載計(jì)算機(jī)組成，位于桿體段(2)內(nèi)部的內(nèi)部設(shè)備(13)中，用于控制各系統(tǒng)協(xié)同工作； 通信系統(tǒng)(805)，其由接收天線與通信雷達(dá)組成，位于桿體段(2)內(nèi)部的內(nèi)部設(shè)備(13)中，用于與中繼衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交流； 能源系統(tǒng)(806)，其由位于氣囊(5)表面的太陽能電池薄膜及內(nèi)部設(shè)備(13)高能蓄電器組成，負(fù)責(zé)電能的獲取與存儲(chǔ)。
9.如權(quán)利要求8所述的無人浮空器系統(tǒng)，還可包括機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)(807)，其位于桿體段(2)內(nèi)部的內(nèi)部設(shè)備(13)中，用于執(zhí)行任務(wù)。
10.如權(quán)利要求1至7的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的無人浮空器系統(tǒng)，還可以不安裝彈頭部(I)的兩片殼體(4)和推進(jìn)段(3)，在地面對(duì)氣囊(5)充氣，利用氣囊(5)的浮力使簡易浮空器升空。
【文檔編號(hào)】B64B1/62GK204173153SQ201420438230
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】張登成, 張艷華, 鄭無計(jì), 張久星, 屈亮, 朱和銓, 李靖濤, 姚東野 申請人:中國人民解放軍空軍工程大學(xué)