CN112572755A - 一种平流层飞艇上升过程艇内外压差与速度协同控制方法 - Google Patents

一种平流层飞艇上升过程艇内外压差与速度协同控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112572755A
CN112572755A CN202011463246.4A CN202011463246A CN112572755A CN 112572755 A CN112572755 A CN 112572755A CN 202011463246 A CN202011463246 A CN 202011463246A CN 112572755 A CN112572755 A CN 112572755A
Authority
CN
China
Prior art keywords
airship
pressure difference
outside
control method
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011463246.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112572755B (zh
Inventor
刘婷婷
梁小玲
缪敏昌
罗奔
徐松顶
田瑞
王斌斌
李庄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Special Vehicle Research Institute
Original Assignee
China Special Vehicle Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Special Vehicle Research Institute filed Critical China Special Vehicle Research Institute
Priority to CN202011463246.4A priority Critical patent/CN112572755B/zh
Publication of CN112572755A publication Critical patent/CN112572755A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112572755B publication Critical patent/CN112572755B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64B—LIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
    • B64B1/00—Lighter-than-air aircraft
    • B64B1/58—Arrangements or construction of gas-bags; Filling arrangements
    • B64B1/62—Controlling gas pressure, heating, cooling, or discharging gas

Abstract

本发明属于飞行器控制技术领域，具体涉及一种平流层飞艇上升过程中压力与速度协同控制方法。在飞艇过急流区后，基于飞艇的海拔高度、上升速度、囊体内外压差选定氦气阀开启和关闭的时机，综合控制飞艇在不同高度飞艇的上升速度和囊体内外压差，实现飞艇的上升过程中的内外压差和速度协同控制。

Description

一种平流层飞艇上升过程艇内外压差与速度协同控制方法
技术领域
本发明属于飞行器控制技术领域，具体涉及一种平流层飞艇上升过程中压力与速度协同控制方法。
背景技术
平流层飞艇升空过程一般是通过充氦气，采用净浮力升空。在上升的过程中通过对空气阀的开关，控制副气囊中空气的排放，将飞艇的内外压差控制在一定的范围内；当平流层飞艇过急流区后，如果不放氦，飞艇的上升速度逐渐增大。
在上升的后期排放过剩的氦气，一方面排放过剩的氦气使飞艇内外压差保持在安全范围内，不至于因为过剩的氦气使飞艇囊内压强超过囊体承受范围；另一方面，放氦可减小飞艇上升速度。但在氦气阀放氦的时机和时长控制方面会存在以下两种问题：
1)放氦量过多，飞艇无法到达预定的飞行高度，从而影响飞艇的驻空时间，甚至会因为飞艇高度太低导致整个飞行任务的失败；
2)放氦的时间过晚，不能达到飞艇放氦减速的目的。
发明内容
本发明的目的：为平流层飞艇成形上升提供一种基于高度、上升速度、囊体内外压强差的氦气阀放氦的控制方法，确保飞艇以小过急流区后上升速度能到有效减小、且放氦不超量，飞艇能够以较小的速度到达预定的高度。
本发明的技术方案：提供一种平流层飞艇上升过程中压力与速度协同控制方法，在飞艇过急流区后，基于飞艇的海拔高度、上升速度、囊体内外压差选定氦气阀开启和关闭的时机，综合控制飞艇在不同高度飞艇的上升速度和囊体内外压差，实现飞艇的上升过程中的内外压差和速度协同控制。
所述协同控制方法为：在平流层飞艇穿过急流区后，即当飞艇的海拔高度H大于高度H1、且当气囊内外压差Pe大于某一压差阈值P1、且飞艇的上升速度Vz大于某一速度阈值V1时，打开主气囊的氦气阀进行氦气排放，以降低飞艇的上升速度Vz；当Vz＝V1时，关闭氦气阀。
进一步地，当气囊内外压差Pe大于某一阈值P2时，打开副气囊的空气阀向飞艇外部环境排放空气；其中，P2大于P1。
进一步地，设定某一高度阈值H2，H2接近飞艇的理论驻空高度；
当飞艇的海拔高度H大于H2时，控制副气囊的空气阀处于打开状态，确保副气囊中的空气排净；其中H2大于H1。
进一步地，设定某一内外压差阈值P3，其中P3小于主气囊内外压差的安全值；
当气囊内外压差Pe大于P3时，控制主气囊的氦气阀处于打开状态，确保主气囊内外压差在囊体内外压差的安全值范围内。
进一步地，所述平流层飞艇上设置有多个传感器；取多个传感器测量得到的气囊内外压差的平均值作为气囊内外压差Pe。
进一步地，所述某一阈值V1为单一数值或一组由大到小的数组，用于控制多次排放氦气，逐步降速。
进一步地，所述高度H1为单一数值或一组由大到小的数组，用于控制在不同高度范围内的飞艇上升速度。
进一步地，所述某一阈值P2为单一数值或一组数组，用于不同压强下的控制策略。
具体实施方式
实施例
本实施例，在平流层飞艇穿过急流区后就开始进行压差—速度控制，其中，平流层的高度为H1＝16km。设定副气囊的空气阀打开排放空气的临界压差值为P2＝300Pa；主气囊的氦气阀打开排放氦气的临界压差值为P1＝250Pa、P3＝450Pa；飞艇的上升速度控制值为V1＝3m/s。飞艇的理论驻空高度为20km，设定H2＝19.2km。本实施例的平流层飞艇的升空方式为成形升空。
本实施例，在平流层飞艇穿过急流区后，通过传感器可以测得平流层飞艇的上升的海拔高度、上升速度、艇体内外压差，分别为Pe＝300Pa，H＝16.1km，Vz＝4.3m/s。
可知，H＞H1，Vz＞V1，Pe＞P1，此时，主气囊的氦气阀打开排放氦气，以降低飞艇的上升速度，直至飞艇的上升速度降低至V1＝3m/s后，关闭主气囊的氦气阀。
在飞艇上升过程中，当艇体内外压差Pe＞P2时，控制副气囊的空气阀处于打开状态，以排放空气。
在飞艇上升过程中，控制副气囊的空气阀打开进行持续排气，当飞艇高度H快要接近驻空高度或副气囊空气快排净的理论高度时，即H>H2时，控制副气囊的空气阀处于打开状态，确保副气囊中空气能够排净。
在飞艇上升过程中，H>H2时，且当艇体内外压差Pe＞P3时，此时氦气还是过剩的，为了避免当氦气膨胀到最大体积后，氦气来不及排放，囊体内外压差超过囊体安全压差范围，对囊体造成安全隐患，确保主气囊的氦气阀处于打开状态。
此外，本实施例，V1可以为单一值，也可是数组。当V1为数组时，可以由大到小，进行多次放氦，逐步多次将飞艇的上升速度降下来。V1数组，数据间隔不宜过大。逐步多次可有效应对浮空器大惯量长延时的问题的，有效的控制住放氦量，避免一次放氦过多的情况。
H1可以为单一值，也可是数组，当H1为数组时，可控制在不同高度范围内的飞艇上升速度。P2也可以为单一数值或一组数组，用于不同压强下的控制策略。

Claims (8)

1.一种平流层飞艇上升过程艇内外压差与速度协同控制方法，所述平流层飞艇包括主气囊以及布置于主气囊内的多个副气囊，其特征在于，所述协同控制方法包括：
在平流层飞艇穿过急流区后，即当飞艇的海拔高度H大于高度H1、且当气囊内外压差Pe大于某一压差阈值P1、且飞艇的上升速度Vz大于某一速度阈值V1时，打开主气囊的氦气阀进行氦气排放，以降低飞艇的上升速度Vz；当Vz＝V1时，关闭氦气阀。
2.根据权利要求1所述的协同控制方法，其特征在于，当气囊内外压差Pe大于某一阈值P2时，打开副气囊的空气阀向飞艇外部环境排放空气；其中，P2大于P1。
3.根据权利要求2所述的协同控制方法，其特征在于，设定某一高度阈值H2，H2接近飞艇的理论驻空高度；
当飞艇的海拔高度H大于H2时，控制副气囊的空气阀处于打开状态，确保副气囊中的空气排净；其中H2大于H1。
4.根据权利要求3所述的协同控制方法，其特征在于，设定某一内外压差阈值P3，其中P3小于主气囊内外压差的安全值；
当气囊内外压差Pe大于P3时，控制主气囊的氦气阀处于打开状态，确保主气囊内外压差在囊体内外压差的安全值范围内。
5.根据权利要求1所述的协同控制方法，其特征在于，所述平流层飞艇上设置有多个传感器；取多个传感器测量得到的气囊内外压差的平均值作为气囊内外压差Pe。
6.根据权利要求1所述的协同控制方法，其特征在于，所述某一阈值V1为单一数值或一组由大到小的数组，用于控制多次排放氦气，逐步降速。
7.根据权利要求1所述的协同控制方法，其特征在于，所述高度H1为单一数值或一组由大到小的数组，用于控制在不同高度范围内的飞艇上升速度。
8.根据权利要求1所述的协同控制方法，其特征在于，所述某一阈值P2为单一数值或一组数组，用于不同压强下的控制策略。
CN202011463246.4A 2020-12-11 2020-12-11 一种平流层飞艇上升过程艇内外压差与速度协同控制方法 Active CN112572755B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011463246.4A CN112572755B (zh) 2020-12-11 2020-12-11 一种平流层飞艇上升过程艇内外压差与速度协同控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011463246.4A CN112572755B (zh) 2020-12-11 2020-12-11 一种平流层飞艇上升过程艇内外压差与速度协同控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112572755A true CN112572755A (zh) 2021-03-30
CN112572755B CN112572755B (zh) 2023-01-13

Family

ID=75131850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011463246.4A Active CN112572755B (zh) 2020-12-11 2020-12-11 一种平流层飞艇上升过程艇内外压差与速度协同控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112572755B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113212729A (zh) * 2021-05-31 2021-08-06 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 多空气阀多风机的飞艇气囊压力控制方法
CN113978690A (zh) * 2021-10-27 2022-01-28 中国特种飞行器研究所 一种飞艇配平方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10011319A1 (de) * 2000-02-23 2001-09-20 Cargolifter Ag Verfahren zur Höhensteuerung und/oder Nickwinkeltrimmung von Luftschiffen und Luftschiff mit einer Einrichtung zur Höhensteuerung und/oder Nickwinkeltrimmung
JP2003205897A (ja) * 2002-01-15 2003-07-22 Kawasaki Heavy Ind Ltd 飛行船の機体パラメータ設定方法及びその装置、機体パラメータを設定した飛行船の上昇速度調整方法
CN102205876A (zh) * 2010-12-22 2011-10-05 中国特种飞行器研究所 平流层飞艇定点高度保持综合控制方法
CN103832572A (zh) * 2013-07-15 2014-06-04 中国特种飞行器研究所 一种新型风速自适应压力调节控制方法
CN104483971A (zh) * 2014-11-18 2015-04-01 厦门大学 一种基于连续抛洒压舱物的平流层飞艇上升方法
CN108725734A (zh) * 2018-05-25 2018-11-02 中国人民解放军国防科技大学 一种平流层飞艇浮力与压力协同控制方法
CN110217376A (zh) * 2019-07-23 2019-09-10 达天飞艇（宁夏）有限公司 平流层飞艇及其稳态升降和巡航方法
CN210258804U (zh) * 2019-07-23 2020-04-07 达天飞艇（宁夏）有限公司 平流层飞艇

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10011319A1 (de) * 2000-02-23 2001-09-20 Cargolifter Ag Verfahren zur Höhensteuerung und/oder Nickwinkeltrimmung von Luftschiffen und Luftschiff mit einer Einrichtung zur Höhensteuerung und/oder Nickwinkeltrimmung
JP2003205897A (ja) * 2002-01-15 2003-07-22 Kawasaki Heavy Ind Ltd 飛行船の機体パラメータ設定方法及びその装置、機体パラメータを設定した飛行船の上昇速度調整方法
CN102205876A (zh) * 2010-12-22 2011-10-05 中国特种飞行器研究所 平流层飞艇定点高度保持综合控制方法
CN103832572A (zh) * 2013-07-15 2014-06-04 中国特种飞行器研究所 一种新型风速自适应压力调节控制方法
CN104483971A (zh) * 2014-11-18 2015-04-01 厦门大学 一种基于连续抛洒压舱物的平流层飞艇上升方法
CN108725734A (zh) * 2018-05-25 2018-11-02 中国人民解放军国防科技大学 一种平流层飞艇浮力与压力协同控制方法
CN110217376A (zh) * 2019-07-23 2019-09-10 达天飞艇（宁夏）有限公司 平流层飞艇及其稳态升降和巡航方法
CN210258804U (zh) * 2019-07-23 2020-04-07 达天飞艇（宁夏）有限公司 平流层飞艇

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
魏东等: "低空飞艇压力控制系统设计", 《中国科技信息》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113212729A (zh) * 2021-05-31 2021-08-06 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 多空气阀多风机的飞艇气囊压力控制方法
CN113212729B (zh) * 2021-05-31 2022-09-20 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 多空气阀多风机的飞艇气囊压力控制方法
CN113978690A (zh) * 2021-10-27 2022-01-28 中国特种飞行器研究所 一种飞艇配平方法
CN113978690B (zh) * 2021-10-27 2023-11-21 中国特种飞行器研究所 一种飞艇配平方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112572755B (zh) 2023-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112572755B (zh) 一种平流层飞艇上升过程艇内外压差与速度协同控制方法
US8418957B2 (en) Crash attenuation system for aircraft
US7954752B2 (en) Crash attenuation system for aircraft
CN108327907B (zh) 一种装备空降多级气囊协同缓冲装置的工作方法
EP1928730A1 (en) Improved airship&method of operation
CN106240785A (zh) 辅升气球带宽体可变翼的平流层飞艇稳态升降的方法
CN106379509B (zh) 一种弹载式浮空气球系统
CN104596361A (zh) 一种运载火箭子级回收方法
CN104483971B (zh) 一种基于连续抛洒压舱物的平流层飞艇上升方法
JP6727153B2 (ja) 無人機輸送用飛しょう体及び無人航空機の輸送方法
CN206155798U (zh) 一种小型无人机的伞降机构
CN210258804U (zh) 平流层飞艇
WO1988000555A1 (en) Vertical flight control unit for airships
EP1562825B1 (en) Improved aerial delivery platform
CN110217376B (zh) 平流层飞艇及其稳态升降和巡航方法
CN110641676B (zh) 平流层浮空平台及其部署方法
CN108791849A (zh) 无人飞行器
CN112937828A (zh) 一种浮空器的多气柱囊体结构及浮空器
CN104098002B (zh) 一种电梯轿厢内的气囊式快速增减压控制系统
CN108372933B (zh) 一种空降乘员仿生气囊护颈装置
CN113697132B (zh) 一种用于载人飞船返回舱的减速伞开伞和分离控制算法
JP2001048094A (ja) 軟式高々度飛行船及びその運行制御方法
CN108545198B (zh) 一种空降乘员仿生气囊护颈装置的工作方法
CN107826257A (zh) 一种射伞炮及开伞方法
CN113978690B (zh) 一种飞艇配平方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant