CN110979625A - 一种四矢量涵道的载重飞艇 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四矢量涵道的载重飞艇，其特征在于，包括浮力气囊，所述浮力气囊包括中间气囊(1)和以中间气囊(1)为主轴线对称布置的外侧气囊(2)，中间气囊(1)和外侧气囊(2)并行设置；所述外侧气囊(2)的前部和尾部分别对称安装有机翼(3)，机翼(3)的翼梢处安装有涵道动力装置(4)；还包括吊舱(8)、尾翼、太阳能电池阵(10)、内部机构或气垫着陆装置(12)；所述太阳能电池阵(10)安装在中间气囊(1)的上部；所述气垫着陆装置(12)安装在浮力气囊的底部。本发明采用气动升与浮力相结合，提高了飞艇的载重能力，同时具备对飞艇垂直起降、平飞悬停、机动飞行的控制。

Description

一种四矢量涵道的载重飞艇

技术领域

本发明涉及航空航天领域，尤其是一种四矢量涵道的载重飞艇。

背景技术

随着航空运输产业发展，对飞行器载重能力和灵活性的要求越来越高，对载重数百吨、起降灵活的飞行器需求迫切，而目前运输飞机载重能力通常不超过百吨，严重依赖机场和跑道。飞艇采用氦气浮力克服自重升空，具有天然的大载重优势。与飞机、直升机相比，飞艇具有很多优点，如：1.起飞方便、适应性强，无需专门修建机场和道路，可以实现点对点运输；2.飞行经济，所需动力小，运输相同重量的货物，只需消耗飞机1/5的能源或直升机1/15的能源，是绿色飞行器；3.安全性好，飞艇不是依靠动力升空，而是依靠巨大的气囊填充轻气体，产生浮力升空的，因此即使失去动力，也不会发生事故。

但是目前市场上的飞艇的升力依靠艇囊内的低密度气体所产生的浮力，导致飞艇体积、阻力过大；同时飞艇的载重能力比较小。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种四矢量涵道载重飞艇，采用气动升与浮力相结合，在保证载重能力的同时，具有垂直起降、平飞悬停、机动飞行的控制能力。

本发明采用的技术方案如下：

本发明一种四矢量涵道的载重飞艇，包括浮力气囊，所述浮力气囊包括中间气囊和以中间气囊为主轴线对称布置的外侧气囊，中间气囊和外侧气囊并行设置；所述外侧气囊的前部和尾部分别对称安装有机翼，机翼的翼梢处安装有涵道动力装置。

以上结构，飞艇包括并行布置的中间气囊和外侧气囊，前飞时浮力气囊能提供气动升力，同时浮力气囊为飞艇提供浮升力；飞艇还包括机翼和涵道动力装置，机翼，能够在飞艇前飞时提供升力；涵道动力装置对称安装在飞艇的两侧，提供飞艇垂直起降的升力、前飞的动力和精确的姿态控制力；所以本发明飞艇通过采用气动升与浮力相结合，提高了飞艇的载重能力，同时实现垂直起降、平飞悬停、机动飞行的控制。

优选的，所述浮力气囊包括至少两个外形相同的外侧气囊，外侧气囊与中间气囊的主轴线之间的夹角为-10°至10°，中间气囊的主轴线迎角为0°至15°。

优选的，所述中间气囊采用翼身融合体外形，外侧气囊均采用低阻力流线型结构且横向对称，中间气囊和外侧气囊之间采用热焊接连接。

以上结构，中间气囊采用翼身融合体外形，前飞时能提供气动升力；外侧气囊均采用低阻力流线型结构且横向对称，既具有低阻力，又能保持飞艇的稳定。

优选的，所述浮力气囊内部填充氦气，浮力气囊的内部还设有副气囊，副气囊内部填充空气，副气囊与压力控制系统相连。

以上结构，浮力气囊内部填充氦气，为飞艇提供浮升力，由于副气囊内部填充空气，副气囊与压力控制系统相连，可以通过压力控制系统调节空气量来调节副气囊的大小，从而可以方便的调节浮升力大小。

优选的，所述机翼包括机翼主安定面和机翼舵面；所述机翼采用翼肋蒙皮结构，主体承力结构采用复合材料蜂窝或泡沫复合材料结构，机翼舵面采用航空舵机控制转动。

以上结构，机翼舵面采用航空舵机控制转动，能够控制飞艇的姿态。

优选的，所述涵道动力装置包括涵道、涵道动力系统、涵道桨和涵道矢量系统；所述涵道内部中间安装有涵道动力系统，涵道动力系统上设有涵道桨，涵道外部与涵道矢量系统连接。

以上结构，涵道动力装置能够提供飞艇垂直起降的升力、前飞的动力和精确的姿态控制力。

优选的，所述涵道为复合材料泡沫夹芯结构涵道；所述涵道动力装置采用涡轮发动机、活塞发动机或电机驱动；所述涵道桨包括2至6片桨叶；所述涵道矢量系统采用双轴矢量。

以上结构，涵道矢量系统采用双轴矢量设计，可实现推力方向绕两个轴在﹢100°至-100°范围转动。

优选的，还包括吊舱，吊舱安装在中间气囊的底部；所述吊舱前端采用降低气动阻力的流线型，吊舱后部设有后舱门，吊舱底部设有下舱门。

以上结构，吊舱安装在中间气囊底部，可用于装载艇载设备、货物和燃料，能够实现货物的垂直吊装和地面滚装。

优选的，还包括尾翼，尾翼包括上垂尾和下垂尾，均安装在外侧气囊的后部；所述尾翼包括尾翼边条、尾翼主安定面和尾翼舵面，尾翼采用翼肋蒙皮结构。

以上结构，尾翼安装在气囊后部，可以保证飞艇前飞的稳定性。

优选的，还包括太阳能电池阵、内部机构或气垫着陆装置；所述气垫着陆装置安装在浮力气囊的底部；所述太阳能电池阵安装在中间气囊的上部；所述内部机构安装在浮力气囊内，与吊舱相连。

以上结构，气垫着陆装置安装在气囊底部，在停泊时可起到支撑作用；太阳能电池阵安装在中间气囊上部，能够为艇载设备和涵道动力装置提供能源。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明提供了一种采用气动升力与浮力相结合的新型飞艇；其中，三个并列的内部填充氦气的浮力气囊的设计，为飞艇提供浮升力；中间气囊采用翼身融合体外形，以及机翼和涵道动力装置的设计都能在飞行时产生较高气动升力，从而实现气动升力与浮力的结合，提高载重飞艇的载重能力。

2、本发明四矢量涵道的载重飞艇，具有垂直起降、平飞悬停、机动飞行的控制能力；浮力气囊的内部设有副气囊，副气囊内部填充空气，通过压力控制系统调节空气量来调节副气囊的大小，方便的调节浮升力大小；机翼舵面能够控制飞艇的姿态；涵道动力装置提供飞艇垂直起降的升力、前飞的动力和精确的姿态控制力；尾翼安装在气囊后部，可以保证飞艇前飞的稳定性；浮力气囊底部安装的气垫着陆装置，在降落或停泊时可起到支撑作用。

3、本发明四矢量涵道的载重飞艇的浮力气囊上安装有太阳能电池阵，为艇载设备和涵道动力装置提供能源；同时减少需要携带的能源，以及提高飞艇的续航能力。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是实施例中四矢量涵道的载重飞艇的结构示意图。

图2是实施例中四矢量涵道的载重飞艇的仰视图。

图3是实施例中涵道动力装置的结构示意图。

图中标记：1—中间气囊，2—外侧气囊，3—机翼，4—涵道动力装置，5—涵道，6—涵道桨，7—涵道矢量系统，8—吊舱，9—上垂尾，10—太阳能电池阵，11—下舱门，12—气垫着陆装置，13—下垂尾，14—后舱门，15—涵道动力系统。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明一种四矢量涵道的载重飞艇，包括浮力气囊，所述浮力气囊包括中间气囊1和以中间气囊1为主轴线对称布置的外侧气囊2，中间气囊1和外侧气囊2并行设置；所述外侧气囊2的前部和尾部分别对称安装有机翼3，机翼3的翼梢处安装有涵道动力装置4；所述涵道动力装置4包括涵道5、涵道动力系统15、涵道桨6和涵道矢量系统7；所述涵道5内部中间安装有涵道动力系统15，涵道动力系统15上设有涵道桨6，涵道5外部连接涵道矢量系统7。

如图1所示，实施例中公开了一种四矢量涵道的载重飞艇，其中，浮力气囊包括并行布置的三个浮力气囊，中间气囊1和两个外形相同的外侧气囊2；两个外侧气囊2均采用低阻力流线型结构，两个外侧气囊2通过中间气囊1的主轴线对称布置，外侧气囊2与中间气囊1的主轴线间的夹角为-10°至10°，中间气囊1的主轴线迎角为0°-15°；三个浮力气囊连接位置采用热焊接加工；中间气囊1采用翼身融合体外形设计，前飞时能提供气动升力；浮力气囊内部填充氦气，为飞艇提供浮升力。

在一个实施例中，浮力气囊的内部还设有副气囊，副气囊内部填充空气，且副气囊与压力控制系统相连，通过压力控制系统调节空气量来调节副气囊的大小，从而实现对浮升力大小的调节。

在另一个实施例中，机翼3的数量优选为4个，对称安装在浮力气囊的两侧，第一组机翼安装于外侧气囊2的前部，第二组机翼安装于外侧气囊2的尾部；机翼3包括机翼主安定面和机翼舵面；机翼采用翼肋蒙皮结构，主体承力结构采用复合材料蜂窝或泡沫复合材料制备，机翼舵面采用航空舵机控制转动。

如图3所示，在实施例中，涵道动力装置4的数量优选为4个，对称安装在飞艇的两侧，提供飞艇垂直起降的升力、前飞的动力和精确的姿态控制力；所述涵道动力装置4包括涵道5、涵道动力系统15、涵道桨6和涵道矢量系统7组成，涵道5采用复合材料泡沫夹芯结构制作而成，涵道动力系统15采用涡轮发动机、活塞发动机或电机驱动，涵道桨6包括2-6片桨叶，本实施例中，涵道桨6的桨叶数量优选为6个，涵道矢量系统7采用双轴矢量设计，可实现推力方向绕两个轴在﹢100°至-100°范围转动。

如图2所示，实施例中还公开了一种四矢量涵道的载重飞艇，与其他实施例相比，本实施例中还包括尾翼、内部机构和气垫着陆装置12，其中，尾翼安装在两个外侧气囊2的后部，可以保证飞艇前飞的稳定性，气垫着陆装置12安装在浮力气囊的底部，在停泊时可起到支撑作用；尾翼包括上垂尾9和下垂尾13，均安装在外侧气囊2的后部；尾翼包括尾翼边条、尾翼主安定面和尾翼舵面，尾翼采用翼肋蒙皮结构，主体承力结构采用复合材料蜂窝或泡沫复合材料制备，尾翼舵面采用航空舵机控制转动。

在实施例中还公开了，还设有吊舱8，吊舱8安装在浮力气囊的下部，吊舱8前端采用能够降低气动阻力的流线型设计，吊舱8后部具有后舱门14，吊舱底部具有下舱门11，可用于装载艇载设备、货物和燃料；内部机构与中间气囊1和吊舱8均相连，可起到承载和传力作用。

在一个实施例中，在中间气囊1的上表面还安装有太阳能电池阵10，太阳能电池阵10将太阳能转化成电能，为艇载设备和涵道动力装置4提供能源。

四矢量涵道的载重飞艇可实现物资设备的垂直投送，可向无港口、无桥梁、无机场、无水面航道、无陆运道路、无起吊装置的海岛、暗礁、滩涂垂直投送相应物资设备；当不具备着陆条件时，可空中悬停、垂直吊卸相应物资，当具备着陆条件时，可垂直降落，着陆后滚卸物资。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种四矢量涵道的载重飞艇，其特征在于，包括浮力气囊，所述浮力气囊包括中间气囊(1)和以中间气囊(1)为主轴线对称布置的外侧气囊(2)，中间气囊(1)和外侧气囊(2)并行设置；所述外侧气囊(2)的前部和尾部分别对称安装有机翼(3)，机翼(3)的翼梢处安装有涵道动力装置(4)。

2.根据权利要求1所述的四矢量涵道的载重飞艇，其特征在于，所述浮力气囊包括至少两个外形相同的外侧气囊(2)，外侧气囊(2)与中间气囊(1)的主轴线之间的夹角为-10°至10°，中间气囊(1)的主轴线迎角为0°至15°。

3.根据权利要求1或2所述的四矢量涵道的载重飞艇，其特征在于，所述中间气囊(1)采用翼身融合体外形，外侧气囊(2)均采用低阻力流线型结构且横向对称，中间气囊(1)和外侧气囊(2)之间采用热焊接连接。

4.根据权利要求1或2所述的四矢量涵道的载重飞艇，其特征在于，所述浮力气囊内部填充氦气；浮力气囊的内部还设有副气囊，副气囊内部填充空气，副气囊与压力控制系统相连。

5.根据权利要求1所述的四矢量涵道的载重飞艇，其特征在于，所述机翼(3)包括机翼主安定面和机翼舵面；所述机翼采用翼肋蒙皮结构，主体承力结构采用复合材料蜂窝或泡沫复合材料结构；机翼舵面采用航空舵机控制转动。

6.根据权利要求1所述的四矢量涵道的载重飞艇，其特征在于，所述涵道动力装置(4)包括涵道(5)、涵道动力系统(15)、涵道桨(6)和涵道矢量系统(7)；所述涵道(5)内部中间安装有涵道动力系统(15)，涵道动力系统(15)上设有涵道桨(6)，涵道(5)外部连接涵道矢量系统(7)。

7.根据权利要求6所述的四矢量涵道的载重飞艇，其特征在于，所述涵道(5)为复合材料泡沫夹芯结构涵道；所述涵道动力系统(15)采用涡轮发动机、活塞发动机或电机驱动；所述涵道桨(6)包括2至6片桨叶；所述涵道矢量系统(7)采用双轴矢量。

8.根据权利要求1所述的四矢量涵道的载重飞艇，其特征在于，还包括吊舱(8)，吊舱(8)安装在中间气囊(1)的底部；所述吊舱(8)前端采用降低气动阻力的流线型，吊舱(8)后部设有后舱门(14)，吊舱(8)底部设有下舱门(11)。

9.根据权利要求1所述的四矢量涵道的载重飞艇，其特征在于，还包括尾翼，尾翼包括上垂尾(9)和下垂尾(13)，均安装在外侧气囊(2)的后部；所述尾翼包括尾翼边条、尾翼主安定面和尾翼舵面；尾翼采用翼肋蒙皮结构，主体承力结构采用复合材料蜂窝或泡沫复合材料结构；尾翼舵面采用航空舵机控制转动。

10.根据权利要求1所述的四矢量涵道的载重飞艇，其特征在于，还包括太阳能电池阵(10)、内部机构或气垫着陆装置(12)；所述气垫着陆装置(12)安装在浮力气囊的底部；所述太阳能电池阵(10)安装在中间气囊(1)的上表面；所述内部机构分别连接浮力气囊和吊舱(8)。

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