本發(fā)明涉及飛行器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可長(zhǎng)時(shí)駐空的系留飛行器。

背景技術(shù)：

隨著科技進(jìn)步和軍事現(xiàn)代化的發(fā)展，利用空中平臺(tái)攜帶相關(guān)載荷進(jìn)行空中預(yù)警偵查、電子通訊保障、遙感測(cè)繪、災(zāi)情監(jiān)控等任務(wù)得到了廣泛的應(yīng)用，空中平臺(tái)提供了廣闊的觀察視角和覆蓋能力，具有更好的生存能力和通訊能力。常用的空中平臺(tái)包括衛(wèi)星、飛機(jī)、浮空器等，衛(wèi)星及飛機(jī)由于造價(jià)昂貴、可有效利用時(shí)間短等缺點(diǎn)，限制了應(yīng)用范圍。此時(shí)可以充分發(fā)揮浮空器的優(yōu)勢(shì)，用于長(zhǎng)時(shí)持續(xù)的空中觀測(cè)、通訊中繼等。浮空器屬于輕于空氣的航空器，根據(jù)工作原理的不同，浮空器可分為飛艇、系留氣球和熱氣球等。

常規(guī)的系留系統(tǒng)包括飛行器、復(fù)合系纜和地面裝置，系纜連接飛行器和地面裝置，由于系留飛行器采用地面供電，所以復(fù)合系纜中既有輸電線纜又有通信線纜。雖然該系留系統(tǒng)能夠延長(zhǎng)飛行器的滯空時(shí)間，但是復(fù)合系纜成為飛行器的負(fù)重，隨著飛行高度的提升，纜繩重量相應(yīng)提升，嚴(yán)重制約飛行器的飛行高度，飛行范圍也受限，飛行負(fù)重載荷也受限。

系留飛艇利用輕于空氣的氣體來提供浮力，意味著飛艇并不需要額外的動(dòng)力來維持飛行高度，如何解決攜帶載荷供電成為影響系留飛艇滯空時(shí)間的關(guān)鍵問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種長(zhǎng)時(shí)駐空系留飛艇方案，通過飛艇攜帶太陽能電池陣列和儲(chǔ)能電池，通過有效的能源管理，能夠?yàn)閿y帶載荷提供源源不斷的能源，使得系留飛艇的自持力得到有效提高，為系留飛艇長(zhǎng)時(shí)駐空工作提供必要的技術(shù)保證，其駐空時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)數(shù)月。

本發(fā)明采用以下任一技術(shù)方案。

一種長(zhǎng)時(shí)駐空系留飛艇方案，包括艇體、拉索、吊艙、地面錨固系統(tǒng)以及地面站

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的艇體外形為低阻力艇形，可以有效的提高系留飛艇抗風(fēng)能力，采用輕質(zhì)高強(qiáng)艇體材料制作，使得艇體可以獲得較高的超壓性能和較低的泄漏率，有利于維持艇體形狀、保持飛艇浮力。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的艇體上部或頭部具備一個(gè)或多個(gè)閥門裝置，用于緊急情況下的放氣操作，艇體下部、頭部或者側(cè)面具備一個(gè)或者多個(gè)充/放氣口，用于放飛前的充氣操作以及氣體回收操作。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的艇體后部為尾翼，用于增加系留飛艇的橫向及航向靜穩(wěn)定性，保證攜帶載荷能夠穩(wěn)定工作。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的拉索，包括艇體上的集束拉網(wǎng)以及連接吊艙和地面錨固系統(tǒng)的系留索。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的集束拉網(wǎng)用于將艇體的浮力匯聚于一點(diǎn)，通過可旋轉(zhuǎn)裝置與吊艙連接，將浮力傳遞至吊艙。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的吊艙下部通過可旋轉(zhuǎn)裝置與系留索連接，將飛艇與吊艙錨固在指定空域。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的可旋轉(zhuǎn)裝置可以保證艇體或者吊艙在受風(fēng)旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)使集束拉網(wǎng)及系留索打結(jié)。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的吊艙包括吊艙殼、吊艙架及載荷。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的吊艙殼為流線型殼體，將整個(gè)吊艙結(jié)構(gòu)包裹起來，降低吊艙整體迎風(fēng)阻力。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的吊艙架用于連接集束拉網(wǎng)及系留索，采取通用化設(shè)計(jì)，可以為不同的任務(wù)載荷提供結(jié)構(gòu)支撐。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的載荷包括艇體信息采集及控制系統(tǒng)、通訊傳輸系統(tǒng)、能源系統(tǒng)以及任務(wù)載荷，任務(wù)載荷根據(jù)不同任務(wù)要求，可以為應(yīng)急通訊設(shè)備、對(duì)地觀測(cè)設(shè)備或者預(yù)警雷達(dá)等。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的太陽能電池陣列的數(shù)量，根據(jù)任務(wù)需求布置，放飛時(shí)收在吊艙內(nèi)，到指定駐空高度后，通過運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)伸出吊艙外，保證攜帶載荷的能源供給。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的地面錨固系統(tǒng)，包括了方艙、系留塔、充氣裝置、氣體儲(chǔ)存及回收裝置、收卷裝置及配重。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的方艙為一體化特殊設(shè)計(jì)，用于儲(chǔ)存放飛前的艇體及拉索等，并集成了地面錨固系統(tǒng)的其他設(shè)備，方艙滿足公路和空中運(yùn)輸要求，便于轉(zhuǎn)運(yùn)部署。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的系留塔為可伸縮結(jié)構(gòu)，置于方艙內(nèi)部，系留飛艇放飛時(shí)，系留塔可以豎起，用于固定系留飛艇。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的充氣裝置可以集成于系留塔上，用于給系留飛艇充氣。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的氣體儲(chǔ)存及回收裝置位于方艙內(nèi)部，用于儲(chǔ)存和回收氦氣。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的收卷裝置位于方艙內(nèi)部，用于放飛及回收艇體，并控制系留飛艇的駐留高度。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的配重為錨固系統(tǒng)提供額外重量，提高錨固系統(tǒng)的穩(wěn)定性，配重可以是隨方艙一起攜帶的固定配重，也可以為放飛現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)充的水、砂石或者泥土等臨時(shí)配重。

根據(jù)上述任一技術(shù)方案，其特征在于，所述的地面站，包括通訊設(shè)備、顯示設(shè)備及控制設(shè)備等。通訊設(shè)備用于與設(shè)備艙之間的通訊，傳遞艇體相關(guān)信息及任務(wù)載荷數(shù)據(jù)，并在顯示設(shè)備上展示，并根據(jù)任務(wù)要求對(duì)系留飛艇及任務(wù)載荷進(jìn)行控制。

本發(fā)明的技術(shù)效果是：

1、通過選取低阻力艇形，并采用輕質(zhì)高強(qiáng)艇體材料制作，使得艇體可以獲得較高的超壓性能和較低的泄漏率，保證系留飛艇具備長(zhǎng)時(shí)駐空的能力，同時(shí)有利于保持浮力，提高抗風(fēng)能力；

2、通過攜帶太陽能電池陣列，不斷為飛艇提供所需能源，滿足能源循環(huán)要求，保證任務(wù)載荷能夠不間斷工作，攜帶的儲(chǔ)能電池在沒有日間太陽能補(bǔ)充的情況下，仍能維持載荷工作數(shù)日至數(shù)十日，使得本系留飛艇具備長(zhǎng)時(shí)駐空工作的能力。；

3、通過吊艙的通用化設(shè)計(jì)，可以為不同的任務(wù)需求提供有效保障，并通過吊艙的快速更換，完成系留飛艇在不同任務(wù)模式之間的迅速切換。

4、通過方艙的一體化設(shè)計(jì)，可以將整個(gè)系統(tǒng)集成到一個(gè)方艙內(nèi)，可以在突發(fā)事件及災(zāi)害來臨時(shí)，通過汽車或者飛行器進(jìn)行運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)系留飛艇的便捷運(yùn)輸和快速部署。

5、可以通過無線遠(yuǎn)程控制系留飛艇的展開，實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)、熱點(diǎn)地區(qū)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1表示本發(fā)明一種長(zhǎng)時(shí)駐空系留飛艇方案的示意圖；

圖2表示本發(fā)明一種長(zhǎng)時(shí)駐空系留飛艇方案的正向示意圖；

圖3表示本發(fā)明吊艙的詳細(xì)示意圖；

圖4表示本發(fā)明地面錨固系統(tǒng)的詳細(xì)示意圖；

圖5表示本發(fā)明公路運(yùn)輸示意圖；

圖6表示本發(fā)明空中運(yùn)輸示意圖；

圖中：1、艇體，2、拉索，3、吊艙，4、地面錨固系統(tǒng)，5、運(yùn)輸卡車；

11、充/放氣口，12、閥門裝置，13、尾翼；

21、集束拉網(wǎng)，22、可旋轉(zhuǎn)裝置，23、系留索；

31、包括吊艙殼，32、吊艙架，33、載荷，34、太陽能電池陣列；

41、方艙，42、系留塔，43、充氣裝置，44、氣體儲(chǔ)存及回收裝置，45、收卷裝置，46、配重。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1-圖4所示，一種長(zhǎng)時(shí)駐空系留飛艇方案，包括艇體1、拉索2、吊艙3、地面錨固系統(tǒng)4以及地面站。

上述的艇體1的整體外形為高升低阻艇形，可以提高系留飛艇抗風(fēng)能力，艇體1采用輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料制作，可以獲得較高的超壓性能和較低的泄漏率，有利于維持艇體形狀、保持飛艇浮力，并減少對(duì)載荷的不利影響。

上述的充/放氣口11位于艇體1的下部、頭部或者側(cè)面，用于放飛前的充氣操作以及氣體回收操作。

上述的閥門裝置12位于艇體1的頂部或頭部，可以通過地面控制，實(shí)現(xiàn)緊急情況下的放氣操作。

上述的尾翼13位于艇體后部，可以增加系留飛艇的橫向及航向靜穩(wěn)定性，保證攜帶載荷能夠穩(wěn)定工作。

上述的拉索2包括艇體上的集束拉網(wǎng)21以及系留索23。

上述的集束拉網(wǎng)21用于將艇體1的浮力匯聚于一點(diǎn)，通過可旋轉(zhuǎn)裝置22與吊艙3的連接，將浮力傳遞至吊艙3。

上述的吊艙3的下部通過可旋轉(zhuǎn)裝置22與系留索23連接，將艇體1與吊艙3錨固在指定空域。

上述的可旋轉(zhuǎn)裝置22，通過自身的特殊設(shè)計(jì)，將連接兩端的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)分隔開，可以保證在受風(fēng)旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)使集束拉網(wǎng)21及系留索23打結(jié)。

上述的吊艙3包括吊艙殼31、吊艙架32及載荷33。吊艙殼31為流線型殼體，將整個(gè)吊艙3結(jié)構(gòu)包裹起來，降低整體迎風(fēng)阻力，減少對(duì)攜帶設(shè)備的擾動(dòng)。

上述的吊艙架32用于連接集束拉網(wǎng)21及系留索23，通過采取通用化設(shè)計(jì)，可以為不同的任務(wù)載荷提供結(jié)構(gòu)支撐，使吊艙具備互換性。

上述的載荷33包括艇體信息采集及控制系統(tǒng)、通訊傳輸系統(tǒng)、能源系統(tǒng)以及任務(wù)載荷，任務(wù)載荷根據(jù)不同任務(wù)要求，可以為應(yīng)急通訊設(shè)備、對(duì)地觀測(cè)設(shè)備或者預(yù)警雷達(dá)等

上述的太陽能電池陣列34的數(shù)量，根據(jù)任務(wù)載荷的不同進(jìn)行布置，放飛時(shí)太陽能電池陣列34收在吊艙3內(nèi)，到指定駐空高度后，通過運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)伸出吊艙3外，白天太陽能電池陣列34吸收太陽能，維持載荷33的日間能源供給，并將多余的能源儲(chǔ)存到儲(chǔ)能電池中，保證載荷33的夜間能源供給。儲(chǔ)能電池在沒有日間太陽能補(bǔ)充的情況下，仍能維持載荷33工作數(shù)日至數(shù)十日。

上述的地面錨固系統(tǒng)4包括了方艙41、系留塔42、充氣裝置43、氣體儲(chǔ)存及回收裝置44、收卷裝置45及配重46。

上述的方艙41為一體化特殊設(shè)計(jì)，用于儲(chǔ)存放飛前的艇體1及拉索2等，并集成了地面錨固系統(tǒng)4的其他設(shè)備，使整個(gè)系留飛艇都能集成到一個(gè)方艙41之內(nèi)。方艙41滿足公路和空中運(yùn)輸要求，便于轉(zhuǎn)運(yùn)部署，如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)可以通過運(yùn)輸卡車5實(shí)現(xiàn)飛艇的機(jī)動(dòng)部署。

上述的系留塔42為可伸縮結(jié)構(gòu)，置于方艙41內(nèi)部，系留飛艇放飛時(shí)，系留塔42豎起，用于固定系留飛艇。

上述的充氣裝置43可以集成于系留塔42上，用于給系留飛艇充氣。

上述的氣體儲(chǔ)存及回收裝置44位于方艙41內(nèi)部，用于儲(chǔ)存和回收氦氣。

上述的收卷裝置45位于方艙41內(nèi)部，用于放飛及回收艇體1，并控制系留飛艇的駐留高度。

上述的配重46為地面錨固系統(tǒng)4提供額外重量，提高地面錨固系統(tǒng)4的穩(wěn)定性，配重46可以是隨方艙41一起攜帶的固定配重，也可以為放飛現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)充的水、砂石或者泥土等臨時(shí)配重。

上述的地面站包括通訊設(shè)備、顯示設(shè)備及控制設(shè)備等。通訊設(shè)備用于與設(shè)備艙之間的通訊，傳遞艇體相關(guān)信息及任務(wù)載荷數(shù)據(jù)，并在顯示設(shè)備上展示，并根據(jù)任務(wù)要求對(duì)系留飛艇及任務(wù)載荷進(jìn)行控制。所述的地面站可以集成在地面錨固系統(tǒng)4中，也可通過無線通訊手段，通過可聯(lián)網(wǎng)的智能設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。