CN113911312B - 热控制低空飞艇 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热控制低空飞艇，其包括主囊体、第一温控气囊机构、第二温控气囊机构和空气副气囊，第一温控气囊机构内置于主囊体，第二温控气囊机构内置于主囊体，第一温控气囊机构与第二温控气囊机构沿主囊体的前后方向呈一前一后设置，空气副气囊位于第一温控气囊机构与第二温控气囊机构之间，空气副气囊用于充放空气，第一温控气囊机构和第二温控气囊机构均可膨胀或收缩，借由第一温控气囊机构和第二温控气囊机构内的气体膨胀挤压空气副气囊放气并使得热控制低空飞艇减重而上升，或借由主囊体内的气体收缩使得空气副气囊吸气并使得热控制低空飞艇增重而下降。本发明的热控制低空飞艇能提高飞艇升空的控制精度和具有结构简单的优点。

Description

热控制低空飞艇

技术领域

本发明涉及航空航天领域，尤其涉及一种热控制低空飞艇。

背景技术

飞艇是一种经济实用的航空飞行器，在气囊中充入密度小于空气的浮升气体，借以产生浮力，带动或辅助整个飞艇升空，由于飞艇受到的浮力和空气密度相关，而不同高度空气密度不同，最后会在某个特定高度达到飞艇浮力和重量的平衡，然后只需少量能源即可推动飞行。可实现长时间的空中驻留作业或人员、物资运输任务。当需要升降或改变驻空高度时，目前采用的方式通常有充放浮力气体、抛洒压舱物等，改变飞艇浮力和重量的相对关系。这些方式通常伴随着一些固有的问题，比如控制不连续，精度差。且飞艇的高度调节需求通常不可预知，调整用的气体和压舱物携带过少，会随着损耗导致控制不可逆，影响飞艇的长续航使用；而携带过多，会占用大量有效载荷空间，这些方面与现有使用需求存在差距。

目前，有必要提供一种热控制低空飞艇。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能提高飞艇升空的控制精度和结构简单的热控制低空飞艇。

为了实现上述目的，本发明提供的热控制低空飞艇包括主囊体、第一温控气囊机构、第二温控气囊机构和空气副气囊，所述第一温控气囊机构内置于所述主囊体，所述第二温控气囊机构内置于所述主囊体，所述第一温控气囊机构与所述第二温控气囊机构沿所述主囊体的前后方向呈一前一后设置，所述空气副气囊位于所述第一温控气囊机构与所述第二温控气囊机构之间，所述空气副气囊用于充放空气，所述第一温控气囊机构和所述第二温控气囊机构均可膨胀或收缩，借由所述第一温控气囊机构和所述第二温控气囊机构内的气体膨胀挤压所述空气副气囊放气并使得所述热控制低空飞艇减重而上升，或，借由所述主囊体内的气体收缩使得所述空气副气囊吸气并使得所述热控制低空飞艇增重而下降。

较佳地，所述第一温控气囊机构通过气体的受热而膨胀或气体的降温而收缩。

具体地，所述第一温控气囊机构包括第一温控装置、第一加热管回路和第一加热囊体，所述第一温控装置安装于所述主囊体，所述第一加热囊体内置于所述主囊体，所述第一加热管回路的输入端和输出端均与所述第一温控装置连接，所述第一加热管回路的中部内置于所述第一加热囊体。

具体地，所述第一加热囊体内填充有比热容低的气体。

具体地，所述第一加热囊体的内表面设有隔热铝纸。

较佳地，所述第二温控气囊机构通过气体的受热而膨胀或气体的降温而收缩。

具体地，所述第二温控气囊机构包括第二温控装置、第二加热管回路和第二加热囊体，所述第二温控装置安装于所述主囊体，所述第二加热囊体内置于所述主囊体，所述第二加热管回路的输入端和输出端均与所述第二温控装置连接，所述第二加热管回路的中部内置于所述第二加热囊体。

具体地，所述第二加热囊体内填充有比热容低的气体。

具体地，所述第二加热囊体的内表面设有隔热铝纸。

与现有技术相比，本发明的热控制低空飞艇通过将主囊体、第一温控气囊机构、第二温控气囊机构和空气副气囊等结合在一起，第一温控气囊机构内置于主囊体，第二温控气囊机构内置于主囊体，第一温控气囊机构与第二温控气囊机构沿主囊体的前后方向呈一前一后设置，从而形成前方和后方的调控，提高精确度，空气副气囊位于第一温控气囊机构与第二温控气囊机构之间，空气副气囊用于充放空气，第一温控气囊机构和第二温控气囊机构均可膨胀或收缩，借由第一温控气囊机构和第二温控气囊机构内的气体膨胀挤压空气副气囊放气并使得热控制低空飞艇减重而上升，或，借由主囊体内的气体收缩使得空气副气囊吸气并使得热控制低空飞艇增重而下降，换句话说，第一温控气囊机构和第二温控气囊机构通过膨胀增大其体积，而主囊体的体积是一定的，空气副气囊形成唯一的泄气口，当第一温控气囊机构和第二温控气囊机构的体积膨胀时，空气副气囊相应地放气，热控制低空飞艇因整体气体重量轻了就会上升，从而达到调节高度的目的；第一温控气囊机构和第二温控气囊机构通过收缩减小其体积，而主囊体的体积是一定的，空气副气囊形成唯一的吸气口，当第一温控气囊机构和第二温控气囊机构的体积收缩时，空气副气囊相应地吸气，热控制低空飞艇因整体气体重量重了就会下降，从而达到调节高度的目的。

附图说明

图1是本发明的热控制低空飞艇的结构示意图。

图2是本发明的热控制低空飞艇的另一结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现的效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1至图2，本发明提供一种热控制低空飞艇100，其包括主囊体1、第一温控气囊机构2、第二温控气囊机构3和空气副气囊4，主囊体1内填充可升空的氢气或氦气，第一温控气囊机构2内置于主囊体1，第二温控气囊机构3内置于主囊体1，第一温控气囊机构2与第二温控气囊机构3沿主囊体1的前后方向呈一前一后设置，从而形成前方和后方的调控，提高精确度，一个设置在靠近飞艇的头部，一个设置在靠近飞艇的尾部，距离飞艇浮心距离大，前后温控副气囊气体较小的温差体积变化实现较大的浮心俯仰调节。空气副气囊4位于第一温控气囊机构2与第二温控气囊机构3之间，空气副气囊4用于充放空气，第一温控气囊机构2和第二温控气囊机构3均可膨胀或收缩，借由第一温控气囊机构2和第二温控气囊机构3内的气体膨胀挤压空气副气囊4放气并使得热控制低空飞艇100减重而上升，或，借由主囊体1内的气体收缩使得空气副气囊4吸气并使得热控制低空飞艇100增重而下降，换句话说，第一温控气囊机构2和第二温控气囊机构3通过膨胀增大其体积，而主囊体1的体积是一定的，空气副气囊4形成唯一的泄气口，当第一温控气囊机构2和第二温控气囊机构3的体积膨胀时，空气副气囊4相应地放气，热控制低空飞艇100因整体气体重量轻了就会上升，从而达到调节高度的目的；第一温控气囊机构2和第二温控气囊机构3通过收缩减小其体积，而主囊体1的体积是一定的，空气副气囊4形成唯一的吸气口，当第一温控气囊机构2和第二温控气囊机构3的体积收缩时，空气副气囊4相应地吸气，热控制低空飞艇100因整体气体重量重了就会下降，从而达到调节高度的目的，通过调节浮力气体温度来控制飞艇有效升空，浮力气体的损耗小，飞艇的升空速度控制范围大，控制变量可逆，能提高飞艇升空的控制精度，并使飞艇载荷能力得到更有效利用，有充分的实践价值和必要性。更为具体地，如下：

请参阅图1至图2，第一温控气囊机构2通过气体的受热而膨胀或气体的降温而收缩。第一温控气囊机构2包括第一温控装置21、第一加热管回路22和第一加热囊体23，第一温控装置21安装于主囊体1，第一加热囊体23内置于主囊体1，第一加热管回路22的输入端和输出端均与第一温控装置21连接，第一加热管回路22的中部内置于第一加热囊体23，第一加热管回路22在第一温控装置21的加热下发热并使得第一加热囊体23的气体膨胀。第一加热囊体23内填充有比热容低的气体，采用单位体积比热容低的气体，只需使用少量的能量，即可使副气囊内的气体温度在较大范围内快速变化。第一加热管回路22采用热传导性能高的管道，提高加热效率。第一加热囊体23的内表面设有隔热铝纸，这样可以有效减小温控调节过程能量损失，增大热控制低空飞艇100的能量转换效率。

请参阅图1至图2，第二温控气囊机构3通过气体的受热而膨胀或气体的降温而收缩。第二温控气囊机构3包括第二温控装置31、第二加热管回路32和第二加热囊体33，第二温控装置31安装于主囊体1，第二加热囊体33内置于主囊体1，第二加热管回路32的输入端和输出端均与第二温控装置31连接，第二加热管回路32的中部内置于第二加热囊体33，第二加热管回路32在第二温控装置31的加热下发热并使得第二加热囊体33的气体膨胀。第二加热囊体33内填充有比热容低的气体，采用单位体积比热容低的气体，只需使用少量的能量，即可使副气囊内的气体温度在较大范围内快速变化。第二加热管回路32采用热传导性能高的管道，提高加热效率。第二加热囊体33的内表面设有隔热铝纸，这样可以有效减小温控调节过程能量损失，增大热控制低空飞艇100的能量转换效率。可以理解的是，第一温控装置21和第二温控装置31可以设置为结合为同一装置，故不限于此。

综上所述，请参阅图1至图2，对本发明的热控制低空飞艇100的生产过程做一详细说明：

飞艇需要调节高度时，第一温控装置21将空气加热通过第一加热管回路22进入第一加热囊体23内的第一加热管回路22，高温气体在第一加热囊体23内通过高换热系数的第一加热管回路22与第一加热囊体23内的低比热容气体发生热交换，使第一加热囊体23的温度升高，第一加热囊体23体积增大，第二温控装置31将空气加热通过第二加热管回路32进入第二加热囊体33内的第二加热管回路32，高温气体在第二加热囊体33内通过高换热系数的第二加热管回路32与第二加热囊体33内的低比热容气体发生热交换，使第二加热囊体33的温度升高，第二加热囊体33体积增大，通过空气副气囊4排除空气实现飞艇囊体的总体积保持不变，飞艇总浮力不变，但是多余空气从空气副气囊4排除，飞艇总质量降低，则飞艇净浮力增加；飞艇需要下降时，通过第一温控装置21对第一加热囊体23内的气体降温，使得主囊体1体积减小，空气副气囊4从外界吸入空气，通过第二温控装置31对第二加热囊体33内的气体降温，使得主囊体1体积减小，空气副气囊4从外界吸入空气，飞艇总质量增加，净浮力增加。通过调控温度，调节飞艇总体的净浮力，实现飞艇的上升下降操控；第一加热囊体23和第二加热囊体33具有良好的隔热和阻隔辐射效果，可以以较小的能量损耗实现精确调控。当对第一加热囊体23和第二加热囊体33内气体进行加热，第一加热囊体23温度上升比第二加热囊体33温度上升幅度大时，第一加热囊体23体积增大较多，飞艇的重心后移，飞艇抬头；第一加热囊体23温度上升比第二加热囊体33温度上升幅度小时，第一加热囊体23体积增大较小，飞艇的重心前移，飞艇低头；这样可以实现对飞艇俯仰姿态的控制。

通过将主囊体1、第一温控气囊机构2、第二温控气囊机构3和空气副气囊4等结合在一起，第一温控气囊机构2内置于主囊体1，第二温控气囊机构3内置于主囊体1，第一温控气囊机构2与第二温控气囊机构3沿主囊体1的前后方向呈一前一后设置，从而形成前方和后方的调控，提高精确度，空气副气囊4位于第一温控气囊机构2与第二温控气囊机构3之间，空气副气囊4用于充放空气，第一温控气囊机构2和第二温控气囊机构3均可膨胀或收缩，借由第一温控气囊机构2和第二温控气囊机构3内的气体膨胀挤压空气副气囊4放气并使得热控制低空飞艇100减重而上升，或，借由主囊体1内的气体收缩使得空气副气囊4吸气并使得热控制低空飞艇100增重而下降，换句话说，第一温控气囊机构2和第二温控气囊机构3通过膨胀增大其体积，而主囊体1的体积是一定的，空气副气囊4形成唯一的泄气口，当第一温控气囊机构2和第二温控气囊机构3的体积膨胀时，空气副气囊4相应地放气，热控制低空飞艇100因整体气体重量轻了就会上升，从而达到调节高度的目的；第一温控气囊机构2和第二温控气囊机构3通过收缩减小其体积，而主囊体1的体积是一定的，空气副气囊4形成唯一的吸气口，当第一温控气囊机构2和第二温控气囊机构3的体积收缩时，空气副气囊4相应地吸气，热控制低空飞艇100因整体气体重量重了就会下降，从而达到调节高度的目的。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种热控制低空飞艇，其特征在于，包括主囊体、第一温控气囊机构、第二温控气囊机构和空气副气囊，所述第一温控气囊机构内置于所述主囊体，所述第二温控气囊机构内置于所述主囊体，所述第一温控气囊机构与所述第二温控气囊机构沿所述主囊体的前后方向呈一前一后设置，所述空气副气囊位于所述第一温控气囊机构与所述第二温控气囊机构之间，所述空气副气囊用于充放空气，所述第一温控气囊机构和所述第二温控气囊机构均可膨胀或收缩，借由所述第一温控气囊机构和所述第二温控气囊机构内的气体膨胀挤压所述空气副气囊放气并使得所述热控制低空飞艇减重而上升，或，借由所述主囊体内的气体收缩使得所述空气副气囊吸气并使得所述热控制低空飞艇增重而下降。

2.如权利要求1所述的热控制低空飞艇，其特征在于，所述第一温控气囊机构通过气体的受热而膨胀或气体的降温而收缩。

3.如权利要求2所述的热控制低空飞艇，其特征在于，所述第一温控气囊机构包括第一温控装置、第一加热管回路和第一加热囊体，所述第一温控装置安装于所述主囊体，所述第一加热囊体内置于所述主囊体，所述第一加热管回路的输入端和输出端均与所述第一温控装置连接，所述第一加热管回路的中部内置于所述第一加热囊体。

4.如权利要求3所述的热控制低空飞艇，其特征在于，所述第一加热囊体内填充有比热容低的气体。

5.如权利要求3所述的热控制低空飞艇，其特征在于，所述第一加热囊体的内表面设有隔热铝纸。

6.如权利要求1所述的热控制低空飞艇，其特征在于，所述第二温控气囊机构通过气体的受热而膨胀或气体的降温而收缩。

7.如权利要求6所述的热控制低空飞艇，其特征在于，所述第二温控气囊机构包括第二温控装置、第二加热管回路和第二加热囊体，所述第二温控装置安装于所述主囊体，所述第二加热囊体内置于所述主囊体，所述第二加热管回路的输入端和输出端均与所述第二温控装置连接，所述第二加热管回路的中部内置于所述第二加热囊体。

8.如权利要求7所述的热控制低空飞艇，其特征在于，所述第二加热囊体内填充有比热容低的气体。

9.如权利要求7所述的热控制低空飞艇，其特征在于，所述第二加热囊体的内表面设有隔热铝纸。