本發(fā)明涉及航空航天領(lǐng)域，具體為一種平流層飛艇。

背景技術(shù)：

平流層飛艇的駐留高度一般在距離地球表面20公里至35公里之間，周?chē)拇髿馐窒”?。因此為滿足平流層飛艇載荷的需要，平流層飛艇的體積一般都十分巨大，巨大的體積也使得囊體強(qiáng)度對(duì)內(nèi)部壓力載荷變得十分敏感。

一般而言，平流層飛艇駐空環(huán)境及氣象條件隨不同季節(jié)、晝夜陽(yáng)光輻射狀態(tài)而交替變化，在太陽(yáng)輻射充足的白天，平流層飛艇囊體內(nèi)部的氣體隨溫度升高而膨脹，囊體承受極大的壓力載荷，若無(wú)法控制內(nèi)部的壓力，使得囊體長(zhǎng)時(shí)間處于超壓狀態(tài)，平流層飛艇囊體蒙皮極易發(fā)生破壞失效；另一方面在溫度驟降的夜間，平流層飛艇內(nèi)部氣體的溫度降低，氣體壓力下降，可能出現(xiàn)整體壓力不足以支撐蒙皮重力的情況，以致平流層飛艇的非成型失效。以上兩種交替變化的工況，對(duì)囊體的材料是極大考驗(yàn)。

鑒于壓力載荷對(duì)平流層飛艇的囊體產(chǎn)生較強(qiáng)的破壞或失效作用，那么如何控制艇體內(nèi)部的壓力成為了關(guān)鍵技術(shù)，當(dāng)前處理超壓與坍縮狀態(tài)的方式多為與大氣相連通，高壓時(shí)排氣、低壓時(shí)吸氣的控制方式使得平流層飛艇內(nèi)部輕空氣氣體流失，將會(huì)減低平流層飛艇的飛行高度，大幅縮短平流層飛艇的續(xù)航時(shí)長(zhǎng)，得不償失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開(kāi)一種平流層飛艇，該平流層飛艇將壓力載荷轉(zhuǎn)移至內(nèi)部超壓軟性龍骨，通過(guò)超壓軟性龍骨對(duì)艇內(nèi)氣體吸收壓縮與釋放，來(lái)控制艇內(nèi)的壓力載荷，能有效解決平流層飛艇艇體壓力控制的問(wèn)題。

一種平流層飛艇，包括：

內(nèi)置的至少一個(gè)超壓軟性龍骨，所述超壓軟性龍骨包括串聯(lián)在一起的多個(gè)柱狀超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊；以及

設(shè)置在所述超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊上的壓力調(diào)節(jié)模塊；

當(dāng)平流層飛艇艇體處于超壓狀態(tài)時(shí)，所述壓力調(diào)節(jié)模塊將艇體內(nèi)部氣體壓縮至所述超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊內(nèi)，以將平流層飛艇艇體的壓力載荷轉(zhuǎn)移到所述超壓軟性龍骨上；

當(dāng)平流層飛艇艇體處于低壓狀態(tài)時(shí)，所述壓力調(diào)節(jié)模塊向飛艇艇體內(nèi)部釋放已被壓縮至所述超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊內(nèi)的氣體，從而將壓力載荷從所述超壓軟性龍骨轉(zhuǎn)移至平流層飛艇艇體。

進(jìn)一步地，所述超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊包括由軟式加筋蒙皮構(gòu)成的超壓軟性龍骨囊體、位于所述超壓軟性龍骨囊體兩端的高強(qiáng)度龍骨轉(zhuǎn)接件，所述壓力調(diào)節(jié)模塊包括氣體壓縮機(jī)、閥門(mén)、壓力傳感器、壓力控制器；其中，所述氣體壓縮機(jī)、閥門(mén)、壓力傳感器、壓力控制器分散開(kāi)地嵌入所述加筋蒙皮。

進(jìn)一步地，所述超壓軟性龍骨囊體上設(shè)有多個(gè)開(kāi)孔，內(nèi)、外環(huán)形夾板將所述氣體壓縮機(jī)、閥門(mén)、壓力傳感器、壓力控制器分別固定在所述多個(gè)開(kāi)孔處，夾板加緊緊固件將內(nèi)、外環(huán)形夾板夾緊并保持加筋蒙皮的密封狀態(tài)；外環(huán)形夾板上設(shè)置有拓展接口，所述拓展接口用于所述壓力控制器與所述氣體壓縮機(jī)、閥門(mén)、壓力傳感器的通信連接。

進(jìn)一步地，所述平流層飛艇的加筋蒙皮外部嵌入有為所述壓力調(diào)節(jié)模塊提供能源的太陽(yáng)能電池組件。

進(jìn)一步地，所述平流層飛艇頭錐與尾椎分別布置剛性轉(zhuǎn)接件，所述剛性轉(zhuǎn)接件和所述高強(qiáng)度龍骨轉(zhuǎn)接件均呈環(huán)形且端面均勻開(kāi)孔，通過(guò)螺栓或螺釘?shù)膴A緊力將所述剛性轉(zhuǎn)接件和所述高強(qiáng)度龍骨轉(zhuǎn)接件固定，通過(guò)螺栓或螺釘?shù)膴A緊力將所述剛性轉(zhuǎn)接件與平流層飛艇囊布固定。

進(jìn)一步地，相鄰的柱狀超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊之間通過(guò)端部的所述高強(qiáng)度龍骨轉(zhuǎn)接件連接。

進(jìn)一步地，所述高強(qiáng)度龍骨轉(zhuǎn)接件為：在所述超壓軟性龍骨囊體端部蒙皮處內(nèi)外分別布置環(huán)形夾板，其中外側(cè)環(huán)形夾板用于連接相鄰超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊。

進(jìn)一步地，所述的平流層飛艇還包括密封導(dǎo)電插頭和位于飛艇外部的載荷能源艙；所述太陽(yáng)能電池組件布置在平流層飛艇頂端，所述載荷能源艙布置在平流層飛艇底部，太陽(yáng)能電池組件與載荷能源艙在平流層飛艇外部通過(guò)導(dǎo)電線路相連。

進(jìn)一步地，所述密封導(dǎo)電插頭布置在平流層飛艇底部，所述密封導(dǎo)電插頭的兩端分別位于平流層飛艇的內(nèi)部和外部；所述壓力控制器位于平流層飛艇內(nèi)部且通過(guò)導(dǎo)電線路與所述密封導(dǎo)電插頭的內(nèi)部端部連接；所述能源載荷艙的供電電源接口通過(guò)導(dǎo)電線路與所述密封導(dǎo)電插頭的外部端部連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的平流層飛艇，其優(yōu)點(diǎn)在于，(1)超壓軟性龍骨處于超壓狀態(tài)時(shí)可以緩解飛艇囊體壓力載荷，避免平流層飛艇囊體蒙皮發(fā)生破壞失效；飛艇處于低壓狀態(tài)又可以通過(guò)超壓內(nèi)置龍骨鼓氣增壓維形，避免飛艇處于坍縮狀態(tài)；(2)整個(gè)內(nèi)置超壓軟性龍骨是平流層飛艇內(nèi)部獨(dú)立的可控龍骨，其可以替代副氣囊，利用內(nèi)置超壓軟性龍骨壓縮不同的氣體產(chǎn)生的重量差以調(diào)整飛艇姿態(tài)，利于平流層飛艇飛行姿態(tài)控制；(3)整個(gè)平流層飛艇在未受壓狀態(tài)便于折疊與運(yùn)輸。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的平流層飛艇總體布置圖；

圖2超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊示意圖；

圖3環(huán)形夾板示意圖；

在圖1-3中，1為平流層飛艇主體；2為太陽(yáng)能電池組件；3為超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊；4為載荷能源艙；5為密封導(dǎo)電插頭；6為平流層飛艇囊體鼻錐或頭錐轉(zhuǎn)接板/剛性轉(zhuǎn)接板；7為平流層飛艇尾錐轉(zhuǎn)接板/剛性轉(zhuǎn)接板；8為太陽(yáng)能電池組件與載荷能源艙連接導(dǎo)電線路；9為壓力控制器與載荷能源艙連接導(dǎo)電線路；10為壓力傳感器；11為氣體壓縮機(jī)；12為超壓軟性龍骨囊體；13為閥門(mén)；14為壓力控制器；15為端部轉(zhuǎn)接板/龍骨轉(zhuǎn)接件；16為開(kāi)孔囊布；17為外側(cè)環(huán)形夾板；18為內(nèi)側(cè)環(huán)形夾板；19為夾板加緊緊固件；20為外側(cè)夾板拓展接口。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種平流層飛艇，包括：連接在平流層飛艇的至少一個(gè)內(nèi)置超壓軟性龍骨，所述超壓軟性龍骨包括串聯(lián)在一起的多個(gè)柱狀超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊3；設(shè)置在所述超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊上的壓力調(diào)節(jié)模塊；

當(dāng)平流層飛艇艇體1處于超壓狀態(tài)時(shí)，所述壓力調(diào)節(jié)模塊壓縮艇內(nèi)氣體至所述超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊3內(nèi)，以將平流層飛艇艇體的壓力載荷轉(zhuǎn)移到所述超壓軟性龍骨上；

當(dāng)平流層飛艇艇體處于低壓狀態(tài)時(shí)，所述壓力調(diào)節(jié)模塊向飛艇艇體內(nèi)部釋放已被壓縮至所述超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊3內(nèi)的氣體，從而將壓力載荷從所述超壓軟性龍骨轉(zhuǎn)移至平流層飛艇艇體。

進(jìn)一步地，所述超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊包括由軟式加筋蒙皮構(gòu)成的超壓軟性龍骨囊體12、位于所述超壓軟性龍骨囊體12兩端的高強(qiáng)度龍骨轉(zhuǎn)接件15，所述壓力調(diào)節(jié)模塊包括氣體壓縮機(jī)11、閥門(mén)13、壓力傳感器10、壓力控制器14；其中，所述氣體壓縮機(jī)11、閥門(mén)13、壓力傳感器10、壓力控制器14分散開(kāi)地嵌入所述加筋蒙皮。

進(jìn)一步地，超壓軟性龍骨囊體12上設(shè)有多個(gè)開(kāi)孔，內(nèi)、外環(huán)形夾板17/18將所述氣體壓縮機(jī)11、閥門(mén)13、壓力傳感器10、壓力控制器14分別固定在所述多個(gè)開(kāi)孔處，夾板加緊緊固件19將內(nèi)、外環(huán)形夾板17/18夾緊并保持加筋蒙皮的密封狀態(tài)；外環(huán)形夾板17上設(shè)置有拓展接口20，所述拓展接口20用于所述壓力控制器14與所述氣體壓縮機(jī)11、閥門(mén)13、壓力傳感器10的通信連接。

進(jìn)一步地，所述平流層飛艇的加筋蒙皮外部嵌入有為所述壓力調(diào)節(jié)模塊提供能源的太陽(yáng)能電池組件2。

進(jìn)一步地，所述太陽(yáng)能電池組件2分別與所述壓力傳感器10、壓力控制器14、氣體壓縮機(jī)11、閥門(mén)13電連接。

進(jìn)一步地，所述平流層飛艇頭錐與尾椎分別布置剛性轉(zhuǎn)接件6/7，所述剛性轉(zhuǎn)接件6、7和所述龍骨轉(zhuǎn)接件15均呈環(huán)形且端面均勻開(kāi)孔，通過(guò)螺栓或螺釘?shù)膴A緊力將所述剛性轉(zhuǎn)接件和所述龍骨轉(zhuǎn)接件固定，通過(guò)螺栓或螺釘?shù)膴A緊力將所述剛性轉(zhuǎn)接件與平流層飛艇囊布固定。

進(jìn)一步地，相鄰的柱狀超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊之間通過(guò)端部的所述高強(qiáng)度龍骨轉(zhuǎn)接件15連接。

進(jìn)一步地，所述高強(qiáng)度龍骨轉(zhuǎn)接件15為：在所述超壓軟性龍骨囊體端部蒙皮處內(nèi)外分別布置環(huán)形夾板，其中外側(cè)環(huán)形夾板用于連接相鄰超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊。

具體地，參見(jiàn)圖1，所述的平流層飛艇包括：平流層飛艇體1、太陽(yáng)能電池組件2、多個(gè)串聯(lián)超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊3、載荷能源艙4、密封導(dǎo)電插頭5、平流層飛艇囊體鼻錐轉(zhuǎn)接板6、平流層飛艇尾錐轉(zhuǎn)接板7。參見(jiàn)圖2，所述超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊3包括：壓力傳感器10、氣體壓縮機(jī)11、超壓軟性龍骨囊體12、閥門(mén)13、壓力控制器14、端部轉(zhuǎn)接板15。參見(jiàn)圖3，由軟式加筋蒙皮構(gòu)成的超壓軟性龍骨囊體12的一處蒙皮處具有開(kāi)孔囊布16、外側(cè)環(huán)形夾板17、內(nèi)側(cè)環(huán)形夾板18、夾板加緊緊固件19、外側(cè)夾板拓展接口20；所述端部轉(zhuǎn)接板15分別與鼻錐轉(zhuǎn)接板6與尾錐轉(zhuǎn)接板7連接；所述超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊3與相鄰的超壓軟性龍骨結(jié)構(gòu)模塊3之間通過(guò)端部轉(zhuǎn)接板15連接。

其中，所述太陽(yáng)能電池組件2布置在平流層飛艇主體1的頂端，所述的載荷能源艙4布置在平流層飛艇主體1的底部，太陽(yáng)能電池組件2與載荷能源艙4在平流層飛艇主體1外部用導(dǎo)電線路8相連。所述的密封導(dǎo)電插頭5布置在平流層飛艇主體1的底部，密封導(dǎo)電插頭5的兩側(cè)分別屬于平流層飛艇主體1的內(nèi)部與外部；所述的壓力控制器14在平流層飛艇主體1內(nèi)部且通過(guò)導(dǎo)電線路9與所述的密封導(dǎo)電插頭5的內(nèi)側(cè)相連接；所述的能源載荷艙4的供電電源通過(guò)導(dǎo)電線路與所述的密封導(dǎo)電插頭5的外側(cè)相連接。

其中，所述的壓力傳感器10、閥門(mén)13、壓力控制器14，通過(guò)環(huán)形夾板17、18固定在在超壓軟性龍骨囊體12上的開(kāi)孔處，外側(cè)夾板拓展接口20用于連接壓力傳感器10、閥門(mén)13、壓力控制器14等其他部件的接口，所述夾板加緊緊固件19將外側(cè)環(huán)形夾板17、內(nèi)側(cè)環(huán)形夾板18夾緊以保持超壓軟性龍骨囊體12的密封狀態(tài)。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。