采用矢量推力系统调整飞行俯仰姿态的平流层飞艇技术方案

本实用新型专利技术涉及飞艇技术领域，提供一种采用矢量推力系统调整飞行俯仰姿态的平流层飞艇，包括：飞艇艇体，包括外囊框架和外囊体；设置在飞艇前部或后部的位于飞艇两侧的侧推力矢量推进系统，包括俯仰螺旋桨；固定支撑杆或固定支撑架，固定支撑杆或固定支撑架水平设置并与飞艇的轴向垂直，至少用于侧推力矢量推进系统与飞艇艇体的外囊框架的连接；俯仰螺旋桨的轴线绕固定支撑杆或固定支撑架的轴线旋转，调整飞艇的飞行俯仰姿态。采用本实用新型专利技术的飞艇，可以任意调整飞艇俯仰姿态，还能够减小振幅、减轻飞艇质量。减轻飞艇质量。减轻飞艇质量。

【技术实现步骤摘要】
采用矢量推力系统调整飞行俯仰姿态的平流层飞艇


[0001]本技术涉及飞艇
，具体涉及一种采用矢量推力系统调整飞行俯仰姿态的平流层飞艇。

技术介绍

[0002]飞艇飞行的姿态包括俯仰和偏航，一般可以通过控制尾翼舵面或改变尾翼舵面的迎风角来调整飞艇的俯仰姿态角。然而，飞艇在平流层飞行时，由于平流层环境空气密度小，设计平流层飞艇时尾翼舵面在海拔20公里高空以 20米/秒空速飞行时舵效作用不大且增加了无用的重量，因此在平流层飞艇上不宜使用尾翼舵面。
[0003]另外，在低空飞行时，由于空气密度较大，可通过调整飞艇两端的空气副气囊的质量来改变质心。但是由于平流层环境密度小以及太阳辐射热形成的平流层飞艇内的超温超压，设计平流层飞艇时将在白天排出飞艇内的所有空气。因此，高空飞艇一般难以采用通过调整飞艇头尾两端的副气囊空气质量改变飞艇质心和调整飞艇俯仰姿态的方法。现有的改变质心的方法是采用飞艇两端抛沙的方式，沙子越抛越少，不能循环使用。
[0004]申请号为201811351595.X的中国专利申请公开了一种平流层飞艇姿态调整装置，通过液体在飞艇前后端流动的方式来调整飞艇的俯仰姿态。该装置虽然能够有效地调整平流层环境下飞艇的飞行姿态，但是增加了飞艇的质量。
[0005]因此，亟需开发一种能够减轻飞艇质量并且稳定调整飞艇飞行姿态的平流层飞艇。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的多个问题，本技术提供一种采用矢量推力系统调整飞行俯仰姿态的平流层飞艇，目的在于减轻飞艇质量、减小飞艇振动幅度的同时，能够调整飞艇飞行的俯仰姿态。
[0007]根据本技术的一个方面，本技术提供一种采用矢量推力系统调整飞行俯仰姿态的平流层飞艇，包括：
[0008]飞艇艇体，包括外囊框架和外囊体；
[0009]设置在飞艇前部或后部的位于飞艇两侧的侧推力矢量推进系统，包括俯仰螺旋桨；
[0010]固定支撑杆或固定支撑架，固定支撑杆或固定支撑架水平设置并与飞艇的轴向垂直，至少用于侧推力矢量推进系统与飞艇艇体的外囊框架的连接；
[0011]俯仰螺旋桨的轴线绕固定支撑杆或固定支撑架轴线旋转，调整飞艇的飞行俯仰姿态。
[0012]根据本技术的一示例实施方式，俯仰螺旋桨的轴线与固定支撑杆或固定支撑架在同一水平面上时，侧推力矢量推进系统为飞艇提供行进的动力。
[0013]根据本技术的一示例实施方式，还包括一对或多对侧向推进系统，每对侧向
推进系统设置在飞艇艇体的两侧，侧向推进系统为飞艇提供行进的动力，固定支撑杆或固定支撑架还用于侧向推进系统与飞艇艇体的外囊框架的连接。
[0014]根据本技术的一示例实施方式，侧向推进系统包括行进螺旋桨和行进动力系统，侧推力矢量推进系统的俯仰螺旋桨的直径小于或等于侧向推进系统的行进螺旋桨直径，行进动力系统设置在行进螺旋桨的轴线上并与固定支撑杆或固定支撑架垂直地固定连接，行进动力系统提供行进螺旋桨旋转的动力。
[0015]根据本技术的一示例实施方式，侧推力矢量推进系统的俯仰螺旋桨的直径等于侧向推进系统的行进螺旋桨直径或侧推力矢量推进系统的俯仰螺旋桨的直径是侧向推进系统的行进螺旋桨直径的61.8％。
[0016]平流层飞艇的推力系统必须采用大推力大直径的螺旋桨，侧推力矢量推进系统的俯仰螺旋桨不宜大于侧向推进系统的行进螺旋桨。如果侧推力矢量推进系统的俯仰螺旋桨直径较小，在调整飞艇俯仰姿态时可以减小整个推力系统的振幅，同时也易于支撑。
[0017]根据本技术的一示例实施方式，还包括设置在飞艇尾部的尾部矢量推进系统，包括尾部螺旋桨和尾推力动力系统，尾部螺旋桨的轴线与飞艇的轴向平行，尾推力动力系统在尾部螺旋桨的轴线上并可带动尾部螺旋桨使尾部螺旋桨的轴线绕飞艇尾部轴向线的垂线旋转，调整飞艇的偏航方向。
[0018]根据本技术的一示例实施方式，尾推力动力系统绕飞艇尾部轴向线的垂线旋转的角度为β，-45
°
≤β≤+45
°
。
[0019]根据本技术的一示例实施方式，侧推力矢量推进系统还包括设置在俯仰螺旋桨的轴线上、与固定支撑杆或固定支撑架垂直连接并可绕固定支撑杆或固定支撑架的轴线旋转的侧推力动力系统，侧推力动力系统为俯仰螺旋桨的旋转提供动力并带动俯仰螺旋桨使俯仰螺旋桨的轴线绕固定支撑杆或固定支撑架的轴线旋转。
[0020]根据本技术的一示例实施方式，侧推力动力系统绕固定支撑杆或固定支撑架的轴线旋转角度为θ，-90
°
≤θ≤+90
°
。
[0021]根据本技术的一示例实施方式，θ的范围是-30
°
≤θ≤+30
°
。
[0022]根据本技术的一示例实施方式，平流层飞艇还包括多根支撑杆张紧线，每根支撑杆张紧线一端连接固定支撑杆或固定支撑架，另一端连接外囊框架或连接在外囊体上。
[0023]根据本技术的一示例实施方式，在侧推力动力系统绕固定支撑杆或固定支撑架的轴线旋转θ角度内，连接侧推力矢量推进系统和飞艇艇体的固定支撑杆或固定支撑架与支撑杆张紧线的夹角其中，h 为俯仰螺旋桨叶片的中心线与固定支撑杆或固定支撑架的距离，R为俯仰螺旋桨的半径，b为固定支撑杆或固定支撑架与支撑杆张紧线交点到侧推力动力系统的距离。
[0024]根据本技术的一示例实施方式，固定支撑杆或固定支撑架和外囊框架均采用碳纤维材质的空心管材或轻合金管材。
[0025]本技术的有益效果是：
[0026]本技术提出了一种采用侧推力矢量推进系统调整飞艇俯仰姿态的平流层飞艇，不仅能够调整飞艇俯仰姿态，还能够减小振幅、减轻飞艇质量，具体的优越性通过以下
几点进行阐述：
[0027](1)本技术的飞艇采用侧推力矢量推进系统，该系统可以放置在飞艇的前部或后部，通过绕固定支撑杆或固定支撑架的轴线旋转以控制飞艇飞行的俯仰姿态，在不需要控制俯仰姿态时，侧推力矢量推进系统还可以为飞艇提供行进时的动力。
[0028](2)本技术的飞艇采用多对侧向推进系统、侧推力矢量推进系统和尾推力系统相结合，能够实现飞艇推进、俯仰和偏航；侧向推进系统采用大推力、大直径的推进系统，为平流层飞艇行进时提供动力；侧推力矢量推进系统提供行进时的动力和控制俯仰姿态；尾推力系统用以控制飞艇的偏航方向。
[0029](3)本技术通过侧推力矢量推进系统调整飞艇飞行的俯仰角，不需要额外的液体或固体等物体，减轻飞艇质量。
[0030](4)本技术的固定支撑杆或固定支撑架和飞艇外囊框架均采用碳纤维材质的空心管材或轻合金管材，有效减轻了飞艇的质量。
[0031](5)本技术的侧推力矢量推进系统的俯仰螺旋桨的直径小于或等于侧向推进系统的行进螺旋桨直径，有效减小了飞艇俯仰时的振幅。
[0032](6)本技术侧推力动力系统绕固定支撑杆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用矢量推力系统调整飞行俯仰姿态的平流层飞艇，其特征在于，包括：飞艇艇体，包括外囊框架和外囊体；设置在飞艇前部或后部的位于飞艇两侧的侧推力矢量推进系统，包括俯仰螺旋桨；固定支撑杆或固定支撑架，固定支撑杆或固定支撑架水平设置并与飞艇的轴向垂直，至少用于侧推力矢量推进系统与飞艇艇体的外囊框架的连接；俯仰螺旋桨的轴线绕固定支撑杆或固定支撑架的轴线旋转，调整飞艇的飞行俯仰姿态。2.根据权利要求1所述的采用矢量推力系统调整飞行俯仰姿态的平流层飞艇，其特征在于，俯仰螺旋桨的轴线与固定支撑杆或固定支撑架在同一水平面上时，侧推力矢量推进系统为飞艇提供行进的动力。3.根据权利要求1所述的采用矢量推力系统调整飞行俯仰姿态的平流层飞艇，其特征在于，还包括一对或多对侧向推进系统，每对侧向推进系统设置在飞艇艇体的两侧，侧向推进系统为飞艇提供行进的动力，固定支撑杆或固定支撑架还用于侧向推进系统与飞艇艇体的外囊框架的连接。4.根据权利要求3所述的采用矢量推力系统调整飞行俯仰姿态的平流层飞艇，其特征在于，侧向推进系统包括行进螺旋桨和行进动力系统，侧推力矢量推进系统的俯仰螺旋桨的直径小于或等于侧向推进系统的行进螺旋桨直径，行进动力系统设置在行进螺旋桨的轴线上并与固定支撑杆或固定支撑架垂直地固定连接，行进动力系统提供行进螺旋桨旋转的动力。5.根据权利要求1所述的采用矢量推力系统调整飞行俯仰姿态的平流层飞艇，其特征在于，还包括设置在飞艇尾部的尾部矢量推进系统，包括尾部螺旋桨和尾推力动力系统，尾部螺旋桨的轴线与飞艇的轴向平行，尾推力动力系统在尾部螺旋桨的轴线上并可带动尾部螺旋桨使尾部螺旋桨的轴线绕...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超群，段洣毅，廉英，裴京晶，冯旻耀，
申请(专利权)人：北京空天高科技有限公司，
类型：新型
国别省市：