飞艇及其长时浮空能力保持方法技术

本发明专利技术具体涉及一种飞艇及其长时浮空能力保持方法，飞艇包括飞艇囊体和底部的吊舱，吊舱内设置有彼此连通的可再生燃料电池和水箱，水箱上设置有与飞艇外的加注机连通的注水口，飞艇囊体上设置有太阳能电池，囊体内部设置有氢气储气囊，太阳能电池与可再生燃料电池电连接，可再生燃料电池能够利用太阳能电池提供的电能将加注机提供的水电解为氢气补充至氢气储气囊。本发明专利技术的飞艇能够通过电解水的方式为飞艇囊体补充氢气，以此减少飞艇囊体内出现气体不足的现象，同时，在飞艇内水量不足的情况下，还可以通过飞艇外的加注机进行空中补水，以此提高飞艇的续航能力，降低飞艇的补给难度。难度。难度。

【技术实现步骤摘要】
飞艇及其长时浮空能力保持方法


[0001]本专利技术涉及飞行器
，具体涉及一种飞艇及其长时浮空能力保持方法。

技术介绍

[0002]本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
[0003]平流层飞艇能够在平流层高度(≥18km)长期驻空，并可以利用太阳能电池与储能电池组成循环能源系统，实现长时间的航行。在军事方面，平流层飞艇可以执行情报/监视/侦察任务；在民用方面，它能够作为通信中继，进行环境监测、信息收集、电信/电视服务等工作，具有飞行高度范围大、覆盖范围广等优点；相比人造卫星和固定翼太阳能飞行器具有更大的载荷能力和更宽裕的能量平衡达成条件。
[0004]要实现长期驻留和可控飞行，平流层飞艇需要实现能量平衡、浮重平衡和推阻平衡。能量平衡主要是对能源系统的要求，平流层飞艇的能源系统通常设计为在囊体上部铺设太阳能电池板，组成太阳能电池阵列，进行太阳能到电能的转换以供白天飞行，并可以把多余的电能通过储能电池储存起来供夜晚飞行，以此实现能量平衡。得益于平流层飞艇较大的载荷能力，更大的储能电池和更大面积的太阳能电池板为飞艇实现昼夜能量平衡带来更大的设计裕度。推阻平衡指平流层飞艇的推进系统在能量平衡的限制下能够实现任务需要的航线或驻留飞行。而浮重平衡就是飞艇通过自身的浮力保持高度。
[0005]没有骨架支持的平流层飞艇要想实现浮重平衡，就需要长时间的浮力保持能力和外形保持能力，其囊体需要维持内外气体压差在一定范围内，否则外形无法保持，飞艇的运动不再可控，无法继续完成驻空任务。压差会引起浮升气体有向外泄露的趋势，且囊体本体较大，表面积和不均匀的可能性也较大，长期驻空时很难保持永久的气密功能，长期来看气体渗漏很难避免，为长时驻空带来了挑战。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足提出的一种飞艇，本专利技术的飞艇能够通过电解水的方式为飞艇囊体补充氢气，以此减少飞艇囊体内出现气体不足的现象，同时，在飞艇内水量不足的情况下，还可以通过飞艇外的加注机进行空中补水，以此提高飞艇的续航能力，降低飞艇的补给难度。该目的是通过以下技术方案实现的。
[0007]本专利技术的第一方面提供了一种飞艇，飞艇包括飞艇囊体和底部的吊舱，吊舱内设置有彼此连通的可再生燃料电池和水箱，水箱上设置有与飞艇外的加注机连通的注水口，飞艇囊体上设置有太阳能电池，飞艇囊体的内部设置有氢气储气囊，太阳能电池与可再生燃料电池电连接，可再生燃料电池能够利用太阳能电池提供的电能将加注机提供的水电解为氢气补充至氢气储气囊。
[0008]优选地，氢气储气囊与可再生燃料电池之间设置为双向管，氢气储气囊内的氢气能够通过双向管返回至可再生燃料电池。
[0009]优选地，氢气储气囊上设置有供氢阀和泄氢阀，供氢阀与可再生燃料电池连接，泄
氢阀与飞艇囊体连通。
[0010]优选地，飞艇囊体上还设置有与可再生燃料电池连接的氧气储气囊，可再生燃料电池电解水产生的氧气能够补充至氧气储气囊。
[0011]优选地，氧气储气囊与可再生燃料电池之间设置为双向管，氧气储气囊内的氧气能够通过双向管返回至可再生燃料电池。
[0012]优选地，氧气储气囊与上设置有供氧阀和泄氧阀，供氧阀与可再生燃料电池连接，泄氧阀与外界大气连通。
[0013]优选地，飞艇还包括设置于吊舱内的变换器，太阳能电池通过变换器与可再生燃料电池电连接。
[0014]优选地，飞艇还包括设置于吊舱内的用电设备，太阳能电池通过变换器与用电设备电连接和/或可再生燃料电池与用电设备电连接。
[0015]本专利技术的第二方面提供了一种飞艇长时浮空能力保持方法，飞艇长时浮空能力保持方法由本专利技术的第一方面的飞艇来实施，飞艇长时浮空能力保持方法包括：控制飞艇在有日光的情况下将太阳能电池与飞艇的可再生燃料电池电连接；控制飞艇的水箱内的水通入可再生燃料电池，可再生燃料电池利用太阳能电解水生成氧气和氢气并分别通入氧气储气囊和氢气储气囊；控制飞艇在无日光的情况下将可再生燃料电池与飞艇的用电设备连接，可再生燃料电池利用氧气储气囊中的氧气和氢气储气囊中的氢气反应发电并为用电设备供电。
[0016]优选地，飞艇长时浮空能力保持方法还包括：获取飞艇的飞艇囊体内的实时压差；根据实时压差小于预设压差，控制氢气储气囊向飞艇囊体内通入氢气，直到实时压差不小于预设压差。
[0017]本领域技术人员能够理解的是，本专利技术提出了一种适用于太阳能飞艇的空中补给方式，可再生燃料电池利用加注机补充的水生成氢气实现对飞艇囊体的气体补充，从而实现飞艇在能量平衡的基础上的超长航时驻空。具体地，飞艇需要长时间保持飞艇囊体的压差才能实现稳定的可控驻留，在空中对浮升气体进行补充对增加驻空时间有重大意义，但是直接进行气体补充技术难度较大、实现复杂以及对接气密性要求高。本专利技术提出的飞艇采用可再生燃料电池实现空中补充氢气，进一步地，可通过较成熟的空中加油类似技术补充水，相比于直接补气技术有较为成熟的参考方案，实现难度较低。
[0018]本专利技术的目的在于采用可再生燃料电池，利用太阳能电池将光能转化电能，然后变为氢气的化学能，产生氢气并补充到飞艇囊体中，补充飞艇的浮升气体并维持压差。进一步地，可通过无人驾驶的加注机结合空中加油技术或子母机空中回收技术为可再生燃料电池补充液态物料，以此解决飞艇在长期驻空时的浮升气体渗漏问题，增加飞艇的长期驻空能力。
[0019]本专利技术提供的飞艇长时浮空能力保持方法，能够在实现能量平衡、浮重平衡、推阻平衡后，进一步延长飞艇的驻空能力，通过可再生燃料电池产生氢气作为浮升气体，结合能源系统和补气需求，不需要直接利用外来气体来源补气，以此降低对接口的要求，通过加注机携带水箱为可再生燃料电池补水，达到对消耗物料的补充，进一步增加了飞艇的长期驻空能力。
附图说明
[0020]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0021]图1为本专利技术一个实施例的飞艇的结构示意图。
[0022]图2为本专利技术一个实施例的飞艇长时浮空能力保持方法的流程图。
[0023]图中标号说明：
[0024]100、飞艇；101、飞艇囊体；102、吊舱；
[0025]10、太阳能电池；20、可再生燃料电池；30、水箱；31、对接口；40、用电设备；50、DC/DC变换器；60、氢气储气囊；61、供氢阀；62、泄氢阀；70、氧气储气囊；71、供氧阀；72、泄氧阀；
[0026]200、加注机。
具体实施方式
[0027]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞艇，其特征在于，所述飞艇包括飞艇囊体和底部的吊舱，所述吊舱内设置有彼此连通的可再生燃料电池和水箱，所述水箱上设置有与飞艇外的加注机连通的注水口，所述飞艇囊体上设置有太阳能电池，所述飞艇囊体的内部设置有氢气储气囊，所述太阳能电池与所述可再生燃料电池电连接，所述可再生燃料电池能够利用所述太阳能电池提供的电能将所述加注机提供的水电解为氢气补充至所述氢气储气囊。2.根据权利要求1所述的飞艇，其特征在于，所述氢气储气囊与所述可再生燃料电池之间设置为双向管，所述氢气储气囊内的氢气能够通过双向管返回至所述可再生燃料电池。3.根据权利要求1所述的飞艇，其特征在于，所述氢气储气囊上设置有供氢阀和泄氢阀，所述供氢阀与所述可再生燃料电池连接，所述泄氢阀与所述飞艇囊体连通。4.根据权利要求1所述的飞艇，其特征在于，所述飞艇囊体上还设置有与所述可再生燃料电池连接的氧气储气囊，所述可再生燃料电池电解水产生的氧气能够补充至所述氧气储气囊。5.根据权利要求4所述的飞艇，其特征在于，所述氧气储气囊与所述可再生燃料电池之间设置为双向管，所述氧气储气囊内的氧气能够通过双向管返回至所述可再生燃料电池。6.根据权利要求4所述的飞艇，其特征在于，所述氧气储气囊上设置有供氧阀和泄氧阀，所述供氧阀与所述可再生燃料电池连接，所述泄氧阀与...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙康文，姬薪哲，梁浩全，郭虓，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：