临近空间飞行器的囊体压力调整装置及囊体压力调整方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种临近空间飞行器的囊体压力调整装置，包括：密封地连接在囊体的外壁上的缓冲袋；位于囊体与缓冲袋之间并连通囊体和缓冲袋的气体通道；设置在气体通道中用于控制气体通道的阀门开闭；设置在气体通道中的抽风风扇。同时本发明专利技术还提供了一种临近空间飞行器的囊体压力调整方法。本发明专利技术的目的在于实现在昼夜温度变化较大的情况下，飞行器的囊体内外的压差维持在一个恒定值，消除飞行器出现变形、囊体材料出现机械疲劳或者破裂的风险。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及临近空间飞行器领域，更具体地，涉及一种临近空间飞行器的囊体压力调整装置及囊体压力调整方法。
技术介绍
在空间飞行器领域中，临近空间飞行器通常包括飞艇和系留球，系留球的囊体中装有对飞行器提供升力的气体。飞行器在临近空间飞行或驻留时，由于昼夜交替会引起飞行器内部的气体温度变化较大，气体会热胀冷缩，导致飞行器的内外压差变化波动，从而使得飞行器出现变形、囊体材料出现机械疲劳或者破裂的问题。现有技术的方案是当白天临近空间飞行器囊体内温度升高，让囊体内的压力值不断上升，这对囊体材料的结构强度要求很高。当监控到囊体的内外压差超过允许值时，向空气中排放囊体内的气体。这会导致飞行临近空间飞行器囊体内的气体减少，导致其飞行高度不断降低。因此，目前现有技术中亟需解决的问题是如何在空间飞行器的囊体在经受温度变化时，即囊体内外压差变化波动时，不用向大气排出气体以保持内外压差不变。例如，申请号为201210388576.0的中国专利公开了一种临近空间升浮一体飞行器气动布局，该飞行器的机身内部安装有前后两个气囊，气囊内部装有小于悬浮高度空气密度的气体。若飞行器需要上升时，排出空气，此时机身内部密度变小，在大气浮力的作用下飞行器实现上升，若飞行器需要下降，吸入空气，此时机身内部密度变大，飞行器下降，前后气囊通过充/排气多少的不同控制飞行器纵向姿态。可见，该专利申请的气囊当遇到内部气体温度变化较大的情况，依然如上所述通过将气囊中的气体直接向大气排出或吸入以保持内外压差不变。该申请仍然存在上述技术问题。
技术实现思路
针对相关技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供在昼夜温度变化较大的情况下，使飞行器的囊体内外的压差维持在一个恒定值，消除飞行器出现变形、囊体材料出现机械疲劳或者破裂的风险的囊体压力调整装置及调整方法。为实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种临近空间飞行器的囊体压力调整装置，包括：缓冲袋，密封地连接在囊体的外壁上；气体通道，位于囊体与缓冲袋之间并连通囊体和缓冲袋；阀门，设置在气体通道中用于控制气体通道开闭；抽风风扇，设置在气体通道中。根据本专利技术，阀门设置在气体通道的靠近囊体的一侧，抽风风扇设置在气体通道的靠近缓冲袋的一侧。根据本专利技术，缓冲袋密封粘结在囊体的外壁上。根据本专利技术，缓冲袋连接在囊体的底部。根据本专利技术，缓冲袋由柔性囊体材料制成，缓冲袋的形状可以为立方形、多面体形、圆形。根据本专利技术，缓冲袋的体积大于或等于囊体在等压条件下的体积变化。根据本专利技术，抽风风扇相对于阀门设置在气体通道中的靠近缓冲袋的一端。根据本专利技术，抽风风扇相对于阀门设置在气体通道中的靠近囊体的一端。根据本专利技术，阀门为稳压阀。根据本专利技术，抽风风扇为轴流风扇。根据本专利技术的另一方面提供了一种临近空间飞行器的囊体压力调整方法，包括如下步骤：S20，监控并获得囊体内外的压力差；S30，将压力差与预设压力差进行比较；S40，根据压力差与预设压力差，调节阀门和/或抽风风扇。根据本专利技术，囊体压力调整方法在步骤S20之前还包括：步骤S10，计算缓冲袋的体积。根据本专利技术，步骤S10进一步包括如下步骤：S101，依据囊体所处的飞行高度及囊体内气体的昼夜最高和最低温度，按照理想气体状态方程计算囊体在等压条件下的体积变化值；S102，缓冲袋的体积为体积变化值，或者体积变化值与缓冲袋中预先充入的气体的体积值的总和。根据本专利技术，步骤S40进一步包括如下步骤：S401，当压力差大于预设压力差的范围的上限值时，开启阀门，并使抽风风扇处于关闭状态，以使囊体中的气体流入缓冲袋中；直到压力差处于预设压力差的范围内，关闭阀门。根据本专利技术，步骤S40进一步包括如下步骤：S402，当压力差小于预设压力差的范围的下限值时，同时开启阀门和抽风风扇，以使缓冲袋中的气体流入囊体中；直到压力差处于预设压力差的范围内，关闭阀门和抽风风扇。本专利技术的有益技术效果在于：本专利技术通过在临近空间飞行器的囊体的外部设置缓冲袋，并通过阀门和抽风风扇在囊体和缓冲袋有选择地转移气体，从而实现了在昼夜温度变化较大的情况下，飞行器的囊体内外的压差维持在一个恒定值，消除飞行器出现变形、囊体材料出现机械疲劳或者破裂的风险。附图说明图1是本专利技术的囊体压力调整装置的缓冲袋未充满气的状态的示意性图。图2是本专利技术的囊体压力调整装置的缓冲袋充满气的状态的示意性图。图3是本专利技术的囊体压力调整装置的缓冲袋剖面图。图4是本专利技术的囊体和缓冲袋之间沿图1中的线A-A'的剖面图。图5是本专利技术的囊体压力调整方法的流程图。具体实施方式现参照附图详细描述本专利技术的实施例。通常而言，临近空间飞行器包括飞艇和系留球，而系留球具有由囊体材料制成的囊体2，例如蒙皮、纤维织物等具有柔性且坚韧的囊体材料。参照图1-4，本专利技术的临近空间飞行器的囊体压力调整装置，包括：密封地连接在囊体2的外壁上的缓冲袋1；位于囊体2与缓冲袋1之间并连通囊体2和缓冲袋1的气体通道3；设置在气体通道3中用于控制气体通道3开闭的阀门5；设置在气体通道3中的抽风风扇6。通过阀门5对气体通道3的有选择的开闭，以及伴随着抽风风扇6的有选择的开闭，从而实现囊体2与缓冲袋1之间气体的有选择的转移，进而实现了在昼夜温度变化较大的情况下，飞行器的囊体内外的压差维持在一个恒定值，消除飞行器出现变形、囊体材料出现机械疲劳或者破裂的风险。参照图1和图2，图1示出了囊体压力调整装置的缓冲袋1未充满气的状态。图2示出了囊体压力调整装置的缓冲袋1充满气的状态。缓冲袋1固定在系留球的囊体2的外壁上，具体位置依据系留球的囊体2的使用要求和粘结操作简便性确定。在图1和图2的实施例中，缓冲袋1设置在系留球的囊体2的底部。参照图3，图3示出了缓冲袋1的剖面图。缓冲袋1由柔性囊体材料制成，例如可由与囊体2的材料相同的材料制成，也可由其它不同的柔性材料制成。在未充满气的状态下，缓冲袋1的形状可以为立方形、多面体形、圆形或者其他形状。当然，本专利技术不局限于此，在充满气的状态下，缓冲袋1的形状也可以为立方形、多面体形、圆形或者其他形状。此外，缓冲袋1的体积大于或等于囊体2在等压条件下的体积变化。也就是说，缓冲袋1的体积至少为，囊体在其所处的飞行高度的等压条件下及根据昼夜最高和最低温度所排出或吸入的气体的体积。参照图1和图4，图4示出了缓冲袋1与囊体2的相接处的剖面图。缓冲袋1密封粘结在囊体2的外壁上。具体而言，缓冲袋1和系留球的囊体2的粘结固定部位4采用现有的成熟囊体材料粘结技术，粘结牢固，不漏气。当然本专利技术不局限于此，还可以采用其他连接技术来实现缓冲袋1与囊体2之间的密封连接，同样应当具有连接牢固和不漏气的特性。继续参照图4，在优选的实施例中，阀门5设置在气体通道3的靠近囊体2的一侧，抽风风扇6设置在气体通道3的靠近缓冲袋1的一侧。也就是说，阀门5安装在系留球的囊体2的内部，抽风风扇6安装在系留球囊体2的外部，以实现当囊体2的气温上升，囊体2内外压差超出设定的压差上限时，通过阀门5的开启和抽风风扇6的关闭达到气体从囊体2流向缓冲袋1的目的；当囊体2的气温下降，囊体2内外压差低于设定的压差下限时，通过阀门5和抽风风扇6的同时开启，达到缓冲袋1中的气体被抽向囊体2，从而将囊体2内外的压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种临近空间飞行器的囊体压力调整装置，其特征在于，包括：缓冲袋，密封地连接在囊体的外壁上；气体通道，位于所述囊体与所述缓冲袋之间并连通所述囊体和所述缓冲袋；阀门，设置在所述气体通道中用于控制所述气体通道开闭；抽风风扇，设置在所述气体通道中。

【技术特征摘要】
1.一种临近空间飞行器的囊体压力调整装置，其特征在于，包括：缓冲袋，密封地连接在囊体的外壁上；气体通道，位于所述囊体与所述缓冲袋之间并连通所述囊体和所述缓冲袋；阀门，设置在所述气体通道中用于控制所述气体通道开闭；抽风风扇，设置在所述气体通道中。2.根据权利要求1所述的囊体压力调整装置，其特征在于，所述阀门设置在所述气体通道的靠近所述囊体的一侧，所述抽风风扇设置在所述气体通道的靠近所述缓冲袋的一侧。3.根据权利要求1所述的囊体压力调整装置，其特征在于，所述缓冲袋密封粘结在所述囊体的外壁上。4.根据权利要求1所述的囊体压力调整装置，其特征在于，所述缓冲袋连接在所述囊体的底部。5.根据权利要求1所述的囊体压力调整装置，其特征在于，所述缓冲袋由柔性囊体材料制成，所述缓冲袋的形状为立方形、多面体形、圆形。6.根据权利要求1所述的囊体压力调整装置，其特征在于，所述缓冲袋的体积大于或等于所述囊体在等压条件下的体积变化。7.根据权利要求1所述的囊体压力调整装置，其特征在于，所述抽风风扇相对于所述阀门设置在所述气体通道中的靠近所述缓冲袋的一侧。8.根据权利要求1所述的囊体压力调整装置，其特征在于，所述抽风风扇相对于所述阀门设置在所述气体通道中的靠近所述囊体的一侧。9.根据权利要求1所述的囊体压力调整装置，其特征在于，所述阀门为稳压阀。10.根据权利要求1所述的囊体压力调整装置，其特征在于，所述抽风风扇为轴流风扇。11.一种用于权利要求1-10任一项所述的囊...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：东莞前沿技术研究院，深圳光启空间技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44