一種新型封閉式高溫熱氣飛艇的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型封閉式高溫熱氣飛艇，保持了傳統(tǒng)飛艇的優(yōu)點，又克服了飛艇對氦氣的依賴。使用高溫250-350攝氏度的高溫熱空氣作為飛艇的填充氣體，由于高溫熱空氣的密度遠小于空氣密度，因此高溫熱氣飛艇能和氦氣飛艇一樣的起飛和飛行。同時，熱空氣廉價，獲取容易，因此大大降低飛艇使用成本，適應(yīng)性強；高溫熱空氣比傳統(tǒng)熱氣飛艇的熱空氣溫度高得多，因而在相同體積下，飛艇具有更大升力，提高了熱氣飛艇的實用價值。
【專利說明】一種新型封閉式高溫熱氣飛艇【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型封閉式高溫熱氣飛艇，屬于航空工業(yè)和【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]飛艇是一種古老而成熟的飛行器，其歷史比飛機、直升機更加悠久。與飛機、直升機相比，飛艇具有很多優(yōu)點，如:1.起飛方便、適應(yīng)性強，無需專門修建機場和道路，可以實現(xiàn)點對點運輸；2.飛行經(jīng)濟，所需動力小，運輸相同重量的貨物，只需消耗飛機1/5的能源或直升機1/15的能源，是綠色飛行器；3.安全性好，飛艇不是依靠動力升空，而是依靠巨大的氣囊填充輕氣體，產(chǎn)生浮力升空的，因此即使失去動力，也不會發(fā)生事故。傳統(tǒng)飛艇已經(jīng)誕生了一百多年，沒有任何實質(zhì)性的技術(shù)革新和進步，實際上，目前飛艇的技術(shù)在20世紀20年代就已經(jīng)成熟。
[0003]目前的飛艇主要采用氦氣作為填充氣體，無論是硬式飛艇(有固定的外殼結(jié)構(gòu)維持外形)、半硬式飛艇(有部分骨架)，還是軟式飛艇(外層為織物材料制造，無固定的外殼結(jié)構(gòu)，靠內(nèi)部氣壓維持外形)，目前國內(nèi)外市場上的主要飛艇都是用氦氣作為填充氣體，如:美國的固特異飛艇、英國的天貓飛艇、德國的齊柏林飛艇(硬式)、我國北京華教飛艇公司的華教系列飛艇、上海達天飛艇公司的達天系列飛艇、特種飛行器研究所研制的浮空系列飛艇，都是采用氦氣填充主氣囊獲得升力，通過往副氣囊中注入或抽取空氣調(diào)節(jié)主氣囊氣壓，以控制飛艇的上升或下降。但由于氦氣價格昂貴、產(chǎn)量稀少，且運輸、儲藏困難，使用成本極高，還需要大量的地面設(shè)備用于保障飛艇氦氣的供應(yīng)和提純，因此造成目前飛艇的購買成本和使用成本都很高，而且受到氦氣供應(yīng)和提純的限制而適應(yīng)性差、可維護性差，使飛艇這種優(yōu)秀的飛行器難以大量生產(chǎn)和推廣，很多需要飛艇的領(lǐng)域只能望而卻步，飛艇的巨大優(yōu)勢得不到發(fā)揮，無法像飛機 、直升機一樣成為一種為人類廣泛使用的飛行器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有飛艇對氦氣依賴的問題，本發(fā)明使用高溫熱空氣替代氦氣實現(xiàn)飛艇的浮空和飛行，在保持傳統(tǒng)飛艇優(yōu)點(運輸方便、能耗少、安全等)的前提下，解除了飛艇對氦氣的依賴。
[0005]本發(fā)明所述的新型封閉式高溫熱氣飛艇，其特征在于，在飛艇使用高溫熱空氣作為氣囊填充氣體，工作溫度在250-350攝氏度，甚至更高。在常溫常壓下，空氣密度為1.29kg/m3,根據(jù)熱力學原理,在300攝氏度下，空氣密度約為0.61 kg/m3,因此,如果飛艇300攝氏度的高溫熱空氣填充氣囊，那么每立方米氣囊容積將產(chǎn)生約0.68千克浮力，這雖然比氦氣所產(chǎn)生的浮力(1.29-0.17=1.12千克)要小，但比傳統(tǒng)熱氣球、熱氣飛艇使用熱空氣(100-120攝氏度)產(chǎn)生的浮力大得多，因此完全可以滿足普通飛艇的使用。
[0006]本發(fā)明所述的新型封閉式高溫熱氣飛艇，其特征在于，飛艇為全封閉結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)熱氣飛艇的氣囊是敞開的，其底部用明火加熱空氣，而本飛艇氣囊是完全封閉的，便在氣囊內(nèi)部對空氣進行加熱。同時，封閉的氣囊裝有閥門與外界空氣溝通，當需要充氣時，打開氣囊閥門吸入外界空氣，當需要放氣時，也可打開氣囊閥門排出內(nèi)部氣體。
[0007]本發(fā)明所述的新型封閉式高溫熱氣飛艇，其特征在于，在飛艇內(nèi)部安裝有空氣加熱裝置，用于對氣囊內(nèi)的高溫熱空氣進行持續(xù)補充熱量，維持熱空氣的高溫。加熱器可以采用電供熱或燃料供熱，也可以把發(fā)動機排出的高溫廢氣通過熱交換器，為加熱器供熱?？梢栽陲w艇內(nèi)一個部位或多個部位對氣囊內(nèi)氣體進行熱量補充，由風扇不斷把較冷的高溫熱空氣送往加熱器補充熱量，使得高溫熱空氣溫度始終能維持在工作溫度，同時使得氣囊內(nèi)高溫熱空氣溫度均勻；隨著氣囊內(nèi)高溫熱空氣溫度升高，密度也不斷降低，最終產(chǎn)生的浮力足夠滿足飛艇起飛。氣囊內(nèi)高溫熱空氣溫度越高，則飛艇所產(chǎn)生力大于外界大氣壓，則需要打開氣囊閥門，排出多余的高溫熱空氣以維持氣囊內(nèi)外壓力平衡；當飛艇處于正常飛行狀態(tài)時，氣囊閥門關(guān)閉；當飛艇要降落時，打開管道閥門，從外界吸入冷空氣，降低高溫熱空氣溫度，從而減少了飛艇浮力，從而實現(xiàn)降落。排氣和進氣所需動力風扇或鼓風機提供。
[0008]本發(fā)明所述的新型封閉式高溫熱氣飛艇，其特征在于，飛艇可以制造成軟式飛艇、硬式飛艇、半硬式飛艇。在氣囊的結(jié)構(gòu)設(shè)計上有所區(qū)別，其他方面完全不變。軟式飛艇根據(jù)設(shè)計的要求，可以在飛艇中采用副氣囊以保證在高溫熱空氣溫度降低后，由副氣囊維持必要壓力，從而維持飛艇外形，但也可以不用副氣囊，直接抽取。
[0009]空氣充入主氣囊或者補充高溫熱空氣進入主氣囊，以維持飛艇外形；半硬式飛艇則可以不采用副氣囊，直接由基本骨架維持飛艇外形，在高溫熱空氣溫度降低后，部分囊體收縮，不影響整個飛艇的外形，可以繼續(xù)維持飛行；硬式飛艇則完全由外殼維持飛艇外形，內(nèi)部由軟的囊體裝載高溫熱空氣，其外形變化不影響飛艇飛行。
[0010]本發(fā)明所述的新型封閉式高溫熱氣飛艇，其特征在于，飛艇氣囊采用耐高溫膜制作，可采用但不限于采用聚酰亞胺膜，以保證氣囊能承受工作溫度。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本新型封閉式高溫熱氣飛艇不需要依賴昂貴的氦氣，而是采用隨手可得的極其廉價的高溫熱空氣填充氣囊，大大降低飛艇的制造成本和使用成本。同時由于高溫熱空氣的來源極廣，大大提高飛艇的適應(yīng)性，便于飛艇的推廣使用；飛艇基地不再需要配備大量的氦氣運輸、儲藏、提純等設(shè)備，也不需要相關(guān)的工作人員，減少了資金、設(shè)備、人力、場地的投入；新型封閉式高溫熱氣飛艇的可維護性更強，沒有任何技術(shù)難度高的專業(yè)設(shè)備；同時，由于本發(fā)明新型封閉式高溫熱氣飛艇的原理、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造更加簡單，因此維護比傳統(tǒng)氦氣飛艇方便和簡單得多，對維護人員要求更低，需要的培訓(xùn)更少，便于飛艇的大量推廣使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1新型封閉式高溫熱氣飛艇典型結(jié)構(gòu)圖(軟式飛艇)
1.主氣囊(填充高溫熱空氣)；2.吊艙(載人或貨物)；3.艇首(有加強結(jié)構(gòu))；4.尾翼；
5.內(nèi)、外懸掛系統(tǒng)9.發(fā)動機；6、7、8.內(nèi)置氣體加熱器(用于為高溫熱空氣和不斷補充熱量)；9.進氣與排氣系統(tǒng)(包含氣囊閥門和風扇等)；10.發(fā)動機
【具體實施方式】
[0013]下面對本發(fā)明的實施例做詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下實施，給出了詳細的實施方式，但實施方式本不限制本發(fā)明的范圍?；诒景l(fā)明所進行的其他使用和改進都應(yīng)視為本發(fā)明的合理推衍。
[0014]實施例1
為軟式飛艇的新型封閉式高溫熱氣飛艇，參見圖1，展示本飛艇的典型結(jié)構(gòu)(注:這里是用軟式飛艇進行說明)。
[0015]主體部分和傳統(tǒng)飛艇完全一樣，但飛艇內(nèi)裝有加熱器，用于對主氣囊內(nèi)的高溫熱空氣進行補充熱量。加熱器采用發(fā)熱效率高的PTC半導(dǎo)體發(fā)熱體(熱轉(zhuǎn)換效率可以高達93%以上)，而且不發(fā)光、不產(chǎn)生明火。加熱器安裝在氣囊下部，根據(jù)需要，可以安裝在多處，以便使氣囊內(nèi)各處氣體溫度更均勻。在飛行過程中，內(nèi)部風扇不斷把較冷的熱空氣輸送通過加熱器，補充熱量，以維持飛艇氣囊內(nèi)高溫熱空氣的溫度。
[0016]氣囊材料要求耐高溫，采用聚酰亞胺薄膜材料制作，該薄膜材料具有耐高溫且強度高的特點，在400攝氏度下仍然能保持良好的物理性能。
[0017]飛艇安裝有進氣與排氣系統(tǒng)，包含氣囊閥門和風扇等。在飛艇降落時，風扇開啟，往氣囊內(nèi)吸入外界冷空氣，增加飛艇重量、降低氣囊溫度，實現(xiàn)飛艇降落。當飛艇要起飛時，加熱主氣囊內(nèi)高溫熱空氣，升高高溫熱空氣溫度，這時開動風扇排出主氣囊內(nèi)多余高溫熱空氣，降低重量，實現(xiàn)上升。
[0018]飛艇具有兩個發(fā)動機，左右各一個，帶動涵道風扇產(chǎn)生推力，同時發(fā)動機帶動配套的發(fā)電機，為飛艇內(nèi)部的加熱器供電。
[0019]實施例2
為硬式飛艇，具有堅固的內(nèi)部骨架，保持飛艇的外形，骨架外部有鋁質(zhì)蒙皮，在傳統(tǒng)硬式飛艇基礎(chǔ)上，其蒙皮內(nèi)部增加一層隔熱保溫層，該隔熱保溫層一方面保護蒙皮不被內(nèi)部高溫氣體所損害，同時對高溫熱空氣進行保溫。隔熱保溫層采用氣凝膠，該材料具有強大的隔熱能力，而且非常輕。氣凝膠固定在蒙皮內(nèi)側(cè)，完全覆蓋，使蒙皮和內(nèi)部高溫氣體隔開。
[0020]和軟飛艇完全一樣，飛艇內(nèi)裝有加熱器，用于對主氣囊內(nèi)的高溫熱空氣進行補充熱量。加熱器采用發(fā)熱效率高的PTC半導(dǎo)體發(fā)熱體(熱轉(zhuǎn)換效率可以高達93%以上)，而且不發(fā)光、不產(chǎn)生明火。加熱器安裝在氣囊下部，根據(jù)需要，可以安裝在多處，以便使氣囊內(nèi)各處氣體溫度更均勻。在飛行過程中，內(nèi)部風扇不斷把較冷的熱空氣輸送通過加熱器，補充熱量，以維持飛艇氣囊內(nèi)高溫熱空氣的溫度。
[0021]飛艇安裝有進氣與排氣系統(tǒng)，包含氣囊閥門和風扇等。在飛艇降落時，風扇開啟，往氣囊內(nèi)吸入外界冷空氣，增加飛艇重量、降低氣囊溫度，實現(xiàn)飛艇降落。當飛艇要起飛時，加熱主氣囊內(nèi)高溫熱空氣，升高高溫熱空氣溫度，這時開動風扇排出主氣囊內(nèi)多余高溫熱空氣，降低重量，實現(xiàn)上升。
[0022]飛艇具有兩個發(fā)動機，左右各一個，帶動涵道風扇產(chǎn)生推力，同時發(fā)動機帶動配套的發(fā)電機，為飛艇內(nèi)部的加熱器供電。
【權(quán)利要求】
1.一種新型封閉式熱氣飛艇，其特征在于，飛艇使用高溫熱空氣作為氣囊填充氣體，高溫熱空氣的溫度通常在250-350攝氏度，甚至更高。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的新型熱氣飛艇，其特征在于，氣囊內(nèi)部高溫熱空氣的密度大大低于空氣密度，故能使飛艇獲得足夠浮力實現(xiàn)飛行。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的新型熱氣飛艇，其特征在于，飛艇氣囊的填充氣體不需要依賴氦氣。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的新型熱氣飛艇，其特征在于，飛艇氣囊或內(nèi)部空腔是密閉的，與外界大氣隔開。
5.根據(jù)權(quán)利I所述的新型熱氣飛艇，其特征在于，飛艇內(nèi)部安裝有氣體加熱器，通過加入補充熱量，維持高溫熱空氣的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型熱氣飛艇中的加熱器，可以安裝在多處，以保證氣囊內(nèi)熱氣溫度均勻。
7.根據(jù)權(quán)利要求3、權(quán)利要求4所述的加熱器，可以由電加熱供熱或使用發(fā)動機高溫廢氣通過熱交換器供熱，也可以采用二者結(jié)合。
8.6.根據(jù)權(quán)利I所述的新型熱氣飛艇，其特征在于，軟式飛艇及半硬式飛艇氣囊采用耐高溫薄膜制作，可采用但不限于采用聚酰亞胺膜，以保證氣囊能承受工作溫度。
9.根據(jù)權(quán)利I所述的新型熱氣飛艇，其特征在于，硬式飛艇蒙皮內(nèi)側(cè)有隔熱保溫層，可采用但不限于氣凝膠，以保證蒙皮不受內(nèi)部高溫的損害，同時也對內(nèi)部熱空氣進行保溫。
【文檔編號】B64B1/62GK103661914SQ201210357666
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月25日
【發(fā)明者】唐輝 申請人:唐輝