本發(fā)明涉及航空技術(shù)，更具體地，涉及一種飛艇。

背景技術(shù)：

浮空器曾經(jīng)廣泛應(yīng)用于空中運(yùn)輸。浮空器是指利用輕于空氣的氣體來(lái)提供升力的航空器。依照工作原理，浮空器可分為飛艇、系留氣球和熱氣球。浮空器包括氣囊，用于容納比重小于空氣的氣體(例如熱空氣、氫氣或氦氣)，從而獲得升力。浮空器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，在空中停留時(shí)間長(zhǎng)。然而，浮空器的精確控制卻很困難。在垂直方向上，浮空器可以通過(guò)充放氣體控制上升或下降。然而，在水平方向，浮空器的移動(dòng)依靠自然風(fēng)或附加的動(dòng)力裝置，不僅移動(dòng)速度慢而且操作困難。

參見(jiàn)圖1，現(xiàn)有的飛艇包括用于提供升力的氣囊110、位于氣囊下方的吊艙120和用于提供水平推力的發(fā)動(dòng)機(jī)130和140。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得飛艇只能通過(guò)改變相應(yīng)旋轉(zhuǎn)翼的轉(zhuǎn)速來(lái)改變飛行姿態(tài)。當(dāng)遇到比較復(fù)雜的外部環(huán)境，例如飛艇在飛行過(guò)程中，受到較大的側(cè)風(fēng)力時(shí)，現(xiàn)有飛艇無(wú)法對(duì)飛艇的推進(jìn)裝置做出快速及時(shí)的調(diào)整，使飛艇的操控困難，從而導(dǎo)致飛艇不能正常飛行，甚至引發(fā)安全事故。另外，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的飛艇的氣囊多采用紡錘形，此種結(jié)構(gòu)抗側(cè)風(fēng)能力較差，使飛艇難以實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)懸停，在飛行過(guò)程中容易受到側(cè)風(fēng)的影響而難以控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種可以提高抗側(cè)風(fēng)能力和飛行操控性的飛艇。

根據(jù)本發(fā)明提供一種飛艇，包括氣囊、設(shè)置于氣囊下方的吊艙、以及設(shè)置于吊艙上的推進(jìn)裝置；所述推進(jìn)裝置包括多個(gè)連接桿和多個(gè)推進(jìn)器，所述多個(gè)連接桿可分別驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的推進(jìn)器繞其轉(zhuǎn)動(dòng)，從而對(duì)飛艇推 進(jìn)力進(jìn)行矢量控制。

優(yōu)選地，所述推進(jìn)器為涵道風(fēng)扇。

優(yōu)選地，所述多個(gè)連接桿的各自的一端分別可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接在所述吊艙上，并且各自的另一端與所述涵道風(fēng)扇固定連接。

優(yōu)選地，所述連接桿與所述吊艙連接的一端與設(shè)置在所述吊艙內(nèi)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為伺服電機(jī)。

優(yōu)選地，所述吊艙包括主支架，并且所述多個(gè)連接桿連接至所述主支架，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在所述主支架上。

優(yōu)選地，所述涵道風(fēng)扇包括：用于提供氣流通道的涵道；位于所述涵道中心的電機(jī)固定端子；設(shè)置于所述電機(jī)固定端子上的電機(jī)；以及與所述電機(jī)相連接的槳葉，所述涵道圍繞所述槳葉，其中，所述電機(jī)固定端子與所述涵道的內(nèi)壁固定連接。

優(yōu)選地，所述涵道風(fēng)扇相對(duì)所述氣囊和吊艙間隔一定距離設(shè)置，在豎直狀態(tài)時(shí)，當(dāng)涵道風(fēng)扇位于水平位置，飛艇的艇體在各個(gè)方向沒(méi)有發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，所述涵道風(fēng)扇的進(jìn)氣口到所述氣囊的最小距離大于3倍所述涵道風(fēng)扇的涵道標(biāo)稱(chēng)直徑；所述涵道風(fēng)扇與所述吊艙的距離大于等于0.8倍的所述涵道風(fēng)扇的涵道標(biāo)稱(chēng)直徑。

優(yōu)選地，所述氣囊為扁球形結(jié)構(gòu)，該扁球形結(jié)構(gòu)為回轉(zhuǎn)體，具有位于水平面上的長(zhǎng)軸以及位于垂直方向上的短軸，并且以短軸為回轉(zhuǎn)中心軸。

優(yōu)選地，在所述氣囊內(nèi)設(shè)置有氣囊，氣囊用于提供飛艇滯空所需的至少一部分升力，所述氣囊內(nèi)容納比重小于空氣的氣體。

優(yōu)選地，所述多個(gè)連接桿彼此平行。

優(yōu)選地，所述多個(gè)連接桿位于同一平面內(nèi)，且該平面垂直于所述扁球形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)軸和短軸所共同確定的平面。

優(yōu)選地，所述連接桿和所述涵道風(fēng)扇的數(shù)目分別為四個(gè)。

優(yōu)選地，所述連接桿為中空管狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)線(xiàn)穿過(guò)所述連接桿的中空腔。

根據(jù)上述實(shí)施例的飛艇及其控制方法，由于飛艇可以根據(jù)飛艇對(duì)飛 行姿態(tài)的要求和外界側(cè)風(fēng)的影響，及時(shí)調(diào)整所述涵道風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)角度以及所述涵道風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)飛艇推進(jìn)力的矢量控制，并較好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)飛艇的懸?？刂茊?wèn)題；同時(shí)，飛艇的扁球形結(jié)構(gòu)，使得飛艇在飛行過(guò)程中具有更小的阻力，并且可以最大程度的減小側(cè)風(fēng)對(duì)飛艇的影響，改善操控性能，使飛艇更加容易調(diào)整飛行姿態(tài)。

附圖說(shuō)明

通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚。

圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的飛艇的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的飛艇的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3和4分別為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的飛艇的動(dòng)力裝置在不同飛行狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的各種實(shí)施例。在各個(gè)附圖中，相同的元件采用相同或類(lèi)似的附圖標(biāo)記來(lái)表示。為了清楚起見(jiàn)，附圖中的各個(gè)部分沒(méi)有按比例繪制。

圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的飛艇的立體結(jié)構(gòu)示意圖。在圖中示出從飛艇下方觀(guān)察的結(jié)構(gòu)。該飛艇包括氣囊210、設(shè)置于氣囊210下方的吊艙220，以及設(shè)置于吊艙220上的四個(gè)涵道風(fēng)扇230、240、250、260。

所述氣囊210容納比重小于空氣的氣體，例如氫氣或氦氣，以提供飛艇滯空所需的至少一部分升力。

與圖1所示的紡錘形氣囊110不同，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的氣囊210為扁球形結(jié)構(gòu)。該扁球形結(jié)構(gòu)作為回轉(zhuǎn)體，具有位于水平方向上的長(zhǎng)軸以及位于垂直方向上的短軸，并且以短軸為回轉(zhuǎn)中心軸。在一個(gè)實(shí)例中，氣囊210的垂直截面為橢圓形。該種結(jié)構(gòu)使飛艇在飛行過(guò)程中具有更小的阻力，減輕了飛艇姿態(tài)調(diào)整時(shí)的負(fù)擔(dān)，并且可以最大程度的減小側(cè)風(fēng)對(duì)飛艇的影響，改善操控性能，使飛艇更加容易調(diào)整飛行姿態(tài)。

吊艙220與氣囊210連接在一起，內(nèi)部提供容納乘客或貨物的空間， 以及提供用于支撐涵道風(fēng)扇230至260的主支架(圖未示)。

涵道風(fēng)扇230至260經(jīng)由各自的連接桿，與吊艙220內(nèi)的主支架相連接。涵道風(fēng)扇230和240設(shè)置在吊艙220的一側(cè)，涵道風(fēng)扇250和260設(shè)置在吊艙220相對(duì)的另一側(cè)。

與圖1所示的發(fā)動(dòng)機(jī)130和140不同，涵道風(fēng)扇230至260可旋轉(zhuǎn)地連接至吊艙220中的主支架上，從而可以改變氣流通道的方向，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)力的矢量控制。

此外，將涵道風(fēng)扇230至260設(shè)置在氣囊210的下方有利于其獨(dú)立正常工作，并且維持了氣囊210的結(jié)構(gòu)完整性。與布置在氣囊210內(nèi)部的涵道風(fēng)扇相比，可以?xún)?yōu)化涵道壁的形狀，改善進(jìn)出涵道的氣流條件。

圖3和4分別為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的飛艇的動(dòng)力裝置在不同飛行狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。為了清楚起見(jiàn)，在圖中未示出氣囊210和吊艙210的外殼。代替地，在圖中示出位于吊艙210內(nèi)的主支架280，以及連接在主支架280的涵道風(fēng)扇230至260。應(yīng)當(dāng)注意，盡管將主支架280示出為板狀以表示飛艇的主平面，然而，主支架280實(shí)際上可以是任意的框架結(jié)構(gòu)。

由于涵道風(fēng)扇230至260的結(jié)構(gòu)相同，因此下文以涵道風(fēng)扇240為例描述。

涵道風(fēng)扇240包括用于提供氣流通道的涵道211、設(shè)置于涵道211內(nèi)的電機(jī)固定端子213、設(shè)置于電機(jī)固定端子213上的電機(jī)212、以及槳葉214。電機(jī)固定端子213設(shè)置于涵道的中心，并且通過(guò)十字梁215與涵道211的內(nèi)壁固定連接。電機(jī)212和槳葉214組成螺旋槳。

涵道風(fēng)扇240經(jīng)由連接桿216連接至主支架280。連接桿216的一端同涵道風(fēng)扇240固定連接，另一端連接主支架280。所述連接桿216用于支撐所述涵道風(fēng)扇并驅(qū)動(dòng)所述涵道風(fēng)扇240以所述連接桿216為旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。所述連接桿216與所述主支架280連接的一端與設(shè)置在所述主支架280上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接，例如與伺服電機(jī)相連接。在伺服電機(jī)的帶動(dòng)下，所述連接桿216驅(qū)動(dòng)所述涵道風(fēng)扇240轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)飛艇推進(jìn)力的矢量控制。

作為示例，在圖3和4中示出四個(gè)涵道風(fēng)扇分布于主支架280的兩 側(cè)。優(yōu)選地，所述四個(gè)涵道風(fēng)扇的連接桿彼此平行，從而可以沿相同方向或相反方向傾斜，所述多個(gè)連接桿位于同一平面內(nèi)，且該平面垂直于所述扁球形結(jié)構(gòu)的氣囊的長(zhǎng)軸和短軸所共同確定的平面。各個(gè)涵道風(fēng)扇相對(duì)所述氣囊210和吊艙220間隔一定距離設(shè)置。從氣動(dòng)干擾的角度考慮，在豎直狀態(tài)時(shí)，即當(dāng)涵道風(fēng)扇位于水平位置，飛艇的艇體在各個(gè)方向沒(méi)有發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，所述涵道風(fēng)扇的進(jìn)氣口到所述氣囊210的最小距離大于3倍所述涵道的標(biāo)稱(chēng)直徑。從氣動(dòng)干擾和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度考慮，所述涵道風(fēng)扇與所述吊艙220的距離大于等于0.8倍的所述涵道的標(biāo)稱(chēng)直徑。

所述連接桿216為中空管狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)線(xiàn)可穿過(guò)所述連接桿的中空腔，實(shí)現(xiàn)所述電機(jī)212與位于所述吊艙內(nèi)的控制器和電源之間的電連接，從而為所述電機(jī)212提供電力和控制指令。

當(dāng)飛艇使用時(shí)，控制器對(duì)各傳感器的傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以及外部控制信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，對(duì)所述多個(gè)連接桿輸出偏轉(zhuǎn)指令，并對(duì)所述多個(gè)涵道風(fēng)扇分別輸出轉(zhuǎn)速信號(hào)指令，從而調(diào)整飛艇的飛行姿態(tài)和飛行速度，例如前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、懸停以及加速等。

如圖3所示，飛艇處于懸停、垂直上升或垂直下降狀態(tài)。涵道風(fēng)扇230至260分別處于豎直位置，即氣流通道的方向垂直于地面，產(chǎn)生向下的氣流。在氣囊210產(chǎn)生的升力和涵道風(fēng)扇230至260產(chǎn)生的升力與飛艇重量相等時(shí)，飛艇處于懸停狀態(tài)。在氣囊210產(chǎn)生的升力和涵道風(fēng)扇230至260產(chǎn)生的升力大于飛艇重量時(shí)，飛艇處于上升狀態(tài)。在氣囊210的產(chǎn)生的升力和涵道風(fēng)扇230至260產(chǎn)生的升力小于飛艇重量時(shí)，飛艇處于下降狀態(tài)。

如圖4所示，飛艇處于向前飛行狀態(tài)。涵道風(fēng)扇230至260在各自的連接桿的驅(qū)動(dòng)下分別后傾，即氣流通道的方向相對(duì)于水平方向傾斜。涵道風(fēng)扇230至260的作用力的垂直分量用于提供一部分升力，水平分量用于提供向前的推力。因而，涵道風(fēng)扇230至260與氣囊提供的總升力決定了飛行器的載重量，并且將飛行器維持在所需的高度，涵道風(fēng)扇230至260提供的總推力決定了飛行器向前的飛行速度。

在飛艇的任意狀態(tài)，用于采集飛艇飛行姿態(tài)的傳感器將測(cè)得的飛艇 姿態(tài)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤w艇的控制器，控制器經(jīng)過(guò)運(yùn)算后，輸出偏轉(zhuǎn)指令使所述多個(gè)連接桿旋轉(zhuǎn)進(jìn)而使涵道風(fēng)扇230至260發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并對(duì)所述多個(gè)涵道風(fēng)扇分別輸出轉(zhuǎn)速信號(hào)指令以使涵道風(fēng)扇230至260的電機(jī)212產(chǎn)生預(yù)定轉(zhuǎn)速。當(dāng)飛艇受到側(cè)風(fēng)作用時(shí)，所述涵道風(fēng)扇產(chǎn)生與飛艇所受側(cè)風(fēng)力在方向和大小上相匹配的推力，從而平衡飛艇所受側(cè)風(fēng)力，使飛艇平穩(wěn)的飛行。

應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，所述涵道風(fēng)扇只是推進(jìn)器的一種，這里的涵道風(fēng)扇也可以是旋翼，涵道風(fēng)扇只是一種優(yōu)選方案，只要是能夠提供矢量推進(jìn)力的推進(jìn)器均屬于本發(fā)明的構(gòu)思。

應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類(lèi)的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。