CN203806130U - 相变调控飞行器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及流体力学领域，具体涉及飞行设备领域。相变调控飞行器，包括至少一气囊，气囊内充有密度小于空气的轻质气体，以该气囊作为主气囊，热能调控系统包括一温度调整模块，温度调整模块包括一加热装置，加热装置为一通过电能进行加热的加热装置；热能调控系统还包括一气囊，以该气囊作为副气囊，副气囊下方还设有一容器，容器的容器腔与副气囊内联通；加热装置的加热元件位于容器上，容器内装有液体物质、固体物质中的至少一种物质。在需要提高浮力时，通过容器内物质的温度，使其膨胀或产生相变，进而体积增加，进而使副气囊的体积增加，再进而使整个相变调控飞行器的体积增加，从而提高浮力，获得上升力。
Description
技术领域
本实用新型涉及流体力学领域，具体涉及飞行设备领域。
背景技术
飞艇是一种轻于空气的航空器，它与气球最大的区别在于具有推进和控制飞行状态的装置。飞艇由巨大的流线型艇体、位于艇体下面的吊舱、起稳定控制作用的尾面和推进装置组成。艇体的气囊内充以密度比空气小的浮升气体（氢气或氦气）借以产生浮力使飞艇升空。吊舱供人员乘坐和装载货物。尾面用来控制和保持航向、俯仰的稳定。
一般从结构上看，飞艇可分为三种类型：硬式飞艇、半硬式飞艇和软式飞艇。硬式飞艇是由其内部骨架（金属或木材等制成）保持形状和刚性的飞艇，外表覆盖着蒙皮，骨架内部则装有许多为飞艇提供升力的充满气体的独立气囊。半硬式飞艇要保持其形状主要是通过气囊中的气体压力，另外部分也要依靠刚性骨架。
很多飞艇里面有一个小气囊，小气囊上面有一个气体阀门。外囊充氢气，使气球产生浮力升到空中，内囊用来充空气。这个小气囊就叫“空气房”。
气球在升空之前，先将“空气房”充进空气。当气球升到一定高度后，就将“空气房”打开，放出一部分空气。这样，外囊膨胀后，“空气房”就因受挤压而缩小，使外囊膨胀的压力有所减小，以保证气囊不致胀破。这一实用新型，解决了气球升空的一大难题，是飞艇发展史上的又一重大突破。此后，“空气房”很快便在所有飞艇上使用了，并一直使用至今。
往飞艇的副气囊冲空气就是把主气囊的气体压缩到副气囊，使飞艇总的体积减小，从面减小飞艇排开空气的体积，减小了飞艇受到空气向上的浮力，飞艇的重力大于浮力，这时候就会下沉。
相反，飞艇将副气囊的压缩气体排进主气囊，就使飞船排开空气的总体积变大了，浮力大于重力，飞艇就会上升。
现有的飞艇结构仍然过于复杂，成本仍然较高、操控仍然不够方便。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种相变调控飞行器，以解决上述问题。
本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
相变调控飞行器，包括至少一气囊，所述气囊内充有密度小于空气的轻质气体，以该气囊作为主气囊，其特征在于，
还包括一热能调控系统，所述热能调控系统还包括一温度调整模块，所述温度调整模块包括一加热装置，所述加热装置为一通过电能进行加热的加热装置；
所述热能调控系统还包括一气囊，以该气囊作为副气囊，
所述副气囊下方还设有一容器，容器的容器腔与副气囊内联通；
所述加热装置的加热元件位于所述容器上，所述容器内装有液体物质、固体物质中的至少一种物质。允许容器腔内的物质进入副气囊内部。
所述主气囊与所述副气囊连接。
所述加热元件可以位于所述容器底部上方的容器腔内。以便于进行加热。
所述加热元件还可以位于所述容器外侧。以便于进行加热。
主气囊优选密封的气囊，内部可以充氢气、氦气中的至少一种气体。也可以为其他比重低于空气的气体。允许是，比重比空气低的混合气体。
副气囊也优选密封的气囊。
在需要提高浮力时，通过所述容器内物质的温度，使其膨胀或产生相变，进而体积增加，进而使副气囊的体积增加，再进而使整个相变调控飞行器的体积增加，从而提高浮力，获得上升力。
所述主气囊可以是超人、天使、神仙、仙女、龙、鸟、飞虫、飞行器、太阳或者月亮造型中的至少一种。
所述容器内装有液体物质，所述液体物质在所述加热元件的加热下，产生蒸汽，进而增加所述副气囊的体积。从而增加浮力。所述液体物质可以采用水、二氯丙烷、链烷烃、烯烃、醇、醛、胺、酯、醚、酮、芳香烃、氢化烃、萜烯烃、卤代烃中的至少一种。或者采用其他沸点较低的，易于蒸发的液体。具体的成分还可以是水、酒精、甲醛、汽油中的至少一种。
优选沸点小于等于酒精沸点的液体。以便于在消耗能量较低的前提下，获得大量蒸汽。
所述加热元件的加热温度低于所述液体物质的着火点。以避免产生着火危险。
所述液体物质还可以是溶解有易挥发物质的混合溶液。具体的可以是碳酸溶液、酒精溶液、甲醛溶液中的至少一种。
所述容器内装有固体物质。所述固体物质在所述加热元件的加热下，产生蒸汽，进而增加所述副气囊的体积。从而增加浮力。
所述固体物质可以是碘、萘或樟脑中的至少一种。也可以是其他易于升华的固体物质。以便于在消耗能量较低的前提下，获得大量蒸汽。
所述容器位于所述副气囊下方，所述容器的开口边缘与所述副气囊的气囊壁贴合。以便于降温后变为液态或者固态的物质，重新落回所述容器内，以备下次加热使用。
所述副气囊可以位于所述主气囊内，也可以设置在所述主气囊外。
也可以直接将所述加热装置的加热元件设置在所述主气囊内，使一所述气囊同时作为所述主气囊和所述副气囊，即将主气囊和副气囊整合在一起。以便于简化结构。
所述副气囊上方设有一吊绳，所述吊绳吊住所述加热元件，使所述加热元件位于所述副气囊中部。
所述副气囊下方还设有固定绳，所述固定绳上端连接所述加热元件。通过所述吊绳和所述固定绳，将所述加热元件固定在所述副气囊中部。以避免在产生晃动时，加热元件过度移位，甚至损伤副气囊壁。
或者所述加热元件贴在所述副气囊的气囊壁外侧。通过对所述气囊壁将热量传递到所述副气囊内侧。
所述加热元件可以是电阻式发热元件、石英发热元件、电子制冷片中的至少一种。或者其他发热元件。
所述副气囊采用双层气囊壁结构，包括内层气囊壁和外层气囊壁，所述内层气囊壁和所述外层气囊壁之间设有空隙，所述空隙内充有气体。以实现对所述内层气体的保温作用。
所述内层气囊壁和所述外层气囊壁之间的空间内，分布有栅格腔室，以保证保温效果。
所述内层气囊壁的内侧为银色。以反射内部的红外线，减少热量辐射损失。
所述主气囊的气囊壁上设有一气压安全阀，在所述主气囊内的气压大于一设定值时，所述气压安全阀打开，排出气体，以避免涨破主气囊。
所述温度调整模块还包括一降温系统，所述降温系统包括一制冷元件，所述制冷元件连接所述副气囊。可以是制冷元件位于所述副气囊壁上。可以是副气囊壁的内侧或者外侧中的至少一侧。
或者，所述温度调整模块还包括一降温系统，所述降温系统包括一制冷元件，所述制冷元件采用电子制冷片。所述电子制冷片贴在所述副气囊壁上。所述电子制冷片的一个热交换侧朝向所述副气囊内，另一个热交换侧朝向所述副气囊外。
使副气囊内的热量可以在所述降温系统的作用下散发到外界，以降低温度，进而使所述副气囊体积减小，进而减小浮力，控制相变调控飞行器减速上浮、停止上浮或者下降。
所述降温系统还可以包括一气循环散热系统，所述气循环散热系统包括一吸热装置和一散热装置，以及一促使空气流动的空气循环动力系统；所述吸热装置位于所述副气囊内，所述散热装置位于所述副气囊外；所述吸热装置连接所述空气循环动力系统，所述空气循环动力系统连接所述散热装置。
所述吸热装置可以是一气体管路，所述散热装置也可以是一气体管路；所述吸热装置、空气循环动力系统和所述散热装置构成一闭路循环系统。
还可以是，所述吸热装置采用一气体管路，所述散热装置采用一空气交换结构，包括一空气排出口，和一空气吸入口。通过所述空气吸入口从外界吸入空气，然后在所述空气循环动力系统的作用下，流经所述吸热装置进行吸热，然后将吸收热量后的空气通过所述空气排出口排出到外界，从而带走所述副气囊内的热量。
所述温度调整模块包括一热泵系统。
所述降温系统采用热泵系统。
所述加热装置也可以采用一热泵系统。所述降温系统和所述加热装置可以整合在一起，用一套热泵系统。
所述相变调控飞行器还包括一智能控制系统，所述智能控制系统连接所述温度调整模块的控制信号端；
所述智能控制系统设有一高度反馈系统，所述高度反馈系统包括一定位传感器系统，以及一信号处理系统；
所述定位传感系统将测量到的飞行高度信息传递给所述信号处理系统，所述信号处理系统判断飞行高度是否高于或低于设定值，所述信号处理系统根据判断结果向所述温度调整模块发送信号，所述温度调整模块收到信号后控制所述加热装置或降温系统工作。
在所述飞行高度低于所述设定值时，所述信号处理系统给所述温度调整模块发送信号，所述温度调整模块通过所述加热装置的所述加热元件，对副气囊内的物质进行加热。从而增加浮力。
在所述飞行高度高于所述设定值时，所述信号处理系统给所述温度调整模块发送信号，所述温度调整模块通过所述降温系统的所述制冷元件，对副气囊内的物质进行降温。从而减小浮力。
所述高度反馈系统可以采用红外高度定位系统、超声波高度定位系统、GPS导航系统、北斗导航系统、电磁波反射定位系统或激光高度定位系统中的至少一种。或者也可以选用其他定位系统。
通过所述高度反馈系统对所述相变调控飞行器的上升或者下降速度进行测量，并将速度信息传送给所述信号处理系统，在上升或者下降速度高于一设定值时，所述信号处理系统给所述温度调整模块发送信号，所述温度调整模块停止所述加热元件的加热工作或者所述制冷元件的制冷工作。以保证上升或者下降速度稳定，并且可以节省不必要的能源浪费。
还包括一飞行动力系统，所述信号处理系统还连接所述飞行动力系统的控制接口。所述飞行动力系统为相变调控飞行器提供动作动力。
所述飞行动力系统包括电动机和风扇叶轮，所述电动机驱动所述风扇叶轮转动提供动力。
还可以是，所述飞行动力系统包括电动机和翅片，所述电动机驱动所述翅片摆动提供动力。
所述信号处理系统还连接有一无线交互系统，所述无线交互系统配套有一无线交互终端。相变调控飞行器通过所述无线交互系统和无线交互终端实现信息交互。
所述信息交互包括相变调控飞行器状态数据下发给所述无限交互终端。还包括，所述无线交互终端将控制指令上传给所述无线交互系统，进而上传给所述信号处理系统。
还包括，所述无线交互终端实时向所述无线交互系统发送遥控信号，进而上传给所述信号处理系统，进行实时遥控控制。
一优选方案可以是：所述主气囊和所述副气囊共用一个气囊，所述气囊内充有平均分子量小于氦气分子量两倍的气体；
所述热能调控系统的所述温度调整模块固定在所述气囊上，且所述加热元件贴近所述气囊的气囊壁。
所述温度调整模块还包括一降温系统，降温系统的制冷元件贴近所述气囊的气囊壁。
所述制冷元件与所述加热元件采用同一电子制冷片，通过转换功能实现制冷或者加热。
所述温度调整模块粘合在所述气囊下方。以便于将普通的氢气球或者氦气球转化为能够在空中定位高度的相变调控飞行器。
所述温度调整模块位于一外壳内，所述外壳上设有一粘合层，通过所述粘合层，将所述温度调整模块粘合在所述气囊下方。
所述气囊可以是超人、天使、神仙、仙女、龙、鸟、飞虫、飞行器、太阳或者月亮造型中的至少一种。
还包括一智能控制系统，所述智能控制系统连接所述温度调整模块的控制信号端；
所述智能控制系统设有一高度反馈系统，所述高度反馈系统包括一定位传感器系统，以及一信号处理系统。
所述定位传感系统将测量到的飞行高度信息传递给所述信号处理系统，所述信号处理系统判断飞行高度是否高于或低于设定值，所述信号处理系统根据判断结果向所述温度调整模块发送信号，所述温度调整模块收到信号后控制所述加热装置或降温系统工作。
所述定位传感器系统采用主动红外传感器系统，主动红外传感器系统包括一红外发射机构和一红外接收机构，所述红外发射机构的发射方向朝向下方，所述红外接收机构的接收方向朝向下方。所述红外接收机构接收自地面反射回去的红外信号。
所述信号处理系统与所述红外接收机构连接的信号端收到反射回的红外信号，并确认识别，识别后，向所述温度调整模块发送信号，所述温度调整模块收到信号后控制所述加热装置进行加热。进而控制上升。
所述信号处理系统与所述红外接收机构连接的信号端没有收到反射回的红外信号，则向所述温度调整模块发送信号，所述温度调整模块收到信号后控制所述加热装置停止加热。或者控制降温系统工作进行降温。以控制下降。
上述设计通过主动红外传感器系统作为定位传感系统，具有结构简单、成本低、抗干扰能力强等优点。另外，将所述红外接收机构是否收到信号作为判断高度的依据，具有信息量少、数据处理简单、可靠性强等优点。
通过设定红外发射机构的光信号发射强度，或者设定红外接收机构的敏感程度，或者将光信号发射强度和敏感程度进行综合设置。从而设定飞行高度。
还可以是，所述定位传感器系统采用反射式超声波定位系统，反射式超声波定位系统包括一超声波发射机构和一超声波接收机构，所述超声波发射机构的发射方向朝向地面，所述超声波接收机构接收自地面反射回去的超声波信号。
所述信号处理系统与所述超声波接收机构连接的信号端收到反射回的超声波信号，并确认识别，识别后，向所述温度调整模块发送信号，所述温度调整模块收到信号后控制所述加热装置进行加热。进而控制上升。
所述信号处理系统与所述超声波接收机构连接的信号端没有收到反射回的超声波信号，则向所述温度调整模块发送信号，所述温度调整模块收到信号后控制所述加热装置停止加热。或者控制降温系统工作进行降温。以控制下降。
上述设计通过反射式超声波定位系统作为定位传感系统，具有结构简单、成本低、抗干扰能力强等优点。另外，将所述超声波接收机构是否收到信号作为判断高度的依据，具有信息量少、数据处理简单、可靠性强等优点。
通过设定超声波发射机构的光信号发射强度，或者设定超声波接收机构的敏感程度，或者将光信号发射强度和敏感程度进行综合设置。从而设定飞行高度。
附图说明
图1为相变调控飞行器的一种整体结构示意图；
图2为温度调整模块结构原理示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。
参照图1、图2，相变调控飞行器，包括至少一气囊，气囊内充有密度小于空气的轻质气体，以该气囊作为主气囊1，还包括一热能调控系统，主气囊1连接热能调控系统。热能调控系统包括一温度调整模块。温度调整模块包括一加热装置5，加热装置5为一通过电能进行加热的加热装置5。热能调控系统还包括一气囊，以该气囊作为副气囊21。副气囊21下方还设有一容器32。容器32的容器腔与副气囊21内联通。允许容器腔内的物质进入副气囊21内部。主气囊1与副气囊21连接。
加热装置5的加热元件31位于容器32上，容器32内装有液体物质、固体物质中的至少一种物质。加热元件31可以位于容器32底部上方的容器腔内。加热元件还可以位于容器32外侧。以便于进行加热。
主气囊1优选密封的气囊，内部可以充氢气、氦气或者气体比重低于空气的气体，但优选氦气。副气囊21也优选密封的气囊。主气囊1可以是超人、天使、神仙、仙女、龙、鸟、飞虫、飞行器、太阳或者月亮造型中的至少一种。
在需要提高浮力时，通过加热元件31对容器21内的物质加热，提高温度，使物质的体积受热增加，进而使副气囊21的体积增加，再进而使整个相变调控飞行器的体积增加，从而提高浮力，获得上升力。
副气囊21可以位于主气囊1内，也可以设置在主气囊1外。也可以直接将加热装置5的加热元件31设置在主气囊1内，使一气囊同时作为主气囊1和副气囊21，即将主气囊1和副气囊21整合在一起。以便于简化结构。
副气囊21内被加热的物质可以是气体物质、液体物质或固体物质，也或者是气体物质、液体物质和固体物质中至少两种物质的混合物。
在被加热物质是气体物质时，气体受热膨胀从而体积增加，进而增大浮力。在被加热物质是液体物质或者固体物质时，可以是受到加热后发生相变，转化为气体物质，从而体积增加，进而增大浮力。副气囊21内充有的气体，优选为分子量不大于氦气两倍的气体。以便于在消耗能量较低的前提下，获得较大体积变化。
加热元件31可以贴在副气囊21的气囊壁外侧。通过气囊壁将热量传递到副气囊21内侧的物质，进行加热。加热元件31可以是电阻式发热元件、石英发热元件、电子制冷片或者其他发热元件。
副气囊21采用双层气囊壁结构，包括内层气囊壁211和外层气囊壁212，内层气囊壁211和外层气囊壁212之间设有空隙，空隙内充有气体。以实现对内层气体的保温作用。内层气囊壁211和外层气囊壁212之间的空间内，分布有栅格腔室213。栅格腔室213内充有气体，以保证保温效果。内层气囊壁211的内侧为银色。以反射内部的红外线，减少热量辐射损失。
主气囊1的气囊壁上设有一气压安全阀，在主气囊1内的气压大于一设定值时，气压安全阀4打开，排出气体，以避免涨破主气囊1。副气囊21上也可以设置气压安全阀。
温度调整模块2还包括一降温系统6，降温系统6包括一制冷元件61，制冷元件61位于副气囊21上。可以是制冷元件位于副气囊壁上。可以是副气囊壁的内侧或者外侧。
降温系统具体的结构：
（1）降温系统6的制冷元件61可以采用电子制冷片。电子制冷片贴在副气囊壁上，可以贴在副气囊壁内或外。电子制冷片的一个热交换侧朝向副气囊21内，另一个热交换侧朝向副气囊21外。
使副气囊21内的热量可以在降温系统6的作用下散发到外界，以降低温度，进而使副气囊21体积减小，进而减小浮力，控制相变调控飞行器减速上浮、停止上浮或者下降。电子制冷片在转换工作模式后，可以将降温功能转换为加热功能。
降温系统6的制冷元件61还可以是热泵系统的制冷侧。温度调整模块2包括一热泵系统，降温系统6或加热装置5的工作部件为热泵系统。降温系统6和加热装置5可以整合在一起，用一套热泵系统。
（2）降温系统6还可以包括一气循环散热系统，气循环散热系统包括一吸热装置和一散热装置，以及一促使空气流动的空气循环动力系统；吸热装置位于副气囊21内，散热装置位于副气囊21外；吸热装置连接空气循环动力系统，空气循环动力系统连接散热装置。
吸热装置可以是一气体管路，散热装置也可以是一气体管路；吸热装置、空气循环动力系统和散热装置构成一闭路循环系统。
还可以是，吸热装置采用一气体管路，散热装置采用一空气交换结构，包括一空气排出口，和一空气吸入口。通过空气吸入口从外界吸入空气，然后在空气循环动力系统的作用下，流经吸热装置进行吸热，然后将吸收热量后的空气通过空气排出口排出到外界，从而带走副气囊21内的热量。
相变调控飞行器的智能控制系统：
相变调控飞行器还包括一智能控制系统7，智能控制系统7连接温度调整模块2的控制信号端。智能控制系统7设有一高度反馈系统，高度反馈系统包括一定位传感器系统71，以及一信号处理系统72。定位传感系统将测量到的飞行高度信息传递给信号处理系统72，信号处理系统72判断飞行高度是否高于或低于设定值，信号处理系统72根据判断结果向温度调整模块2发送信号，温度调整模块2收到信号后控制加热装置5或降温系统6工作。
在飞行高度低于设定值时，信号处理系统72给温度调整模块2发送信号，温度调整模块2通过加热装置5的加热元件31，对副气囊21内的物质进行加热。从而增加浮力。
在飞行高度高于设定值时，信号处理系统72给温度调整模块2发送信号，温度调整模块2通过降温系统6的制冷元件61，对副气囊21内的物质进行降温。从而减小浮力。
高度反馈系统可以采用红外高度定位系统、超声波高度定位系统、GPS导航系统、北斗导航系统、电磁波反射定位系统或激光高度定位系统等定位系统中的至少一种。通过高度反馈系统对相变调控飞行器的上升或者下降速度进行测量，并将速度信息传送给信号处理系统72，在上升或者下降速度高于一设定值时，信号处理系统72给温度调整模块2发送信号，温度调整模块2停止加热元件31的加热工作或者制冷元件61的制冷工作。以保证上升或者下降速度稳定，并且可以节省不必要的能源浪费。
还包括一飞行动力系统73，信号处理系统72还连接飞行动力系统73的控制接口。飞行动力系统73为相变调控飞行器提供动作动力。飞行动力系统73包括电动机和风扇叶轮，电动机驱动风扇叶轮转动提供动力。还可以是，飞行动力系统73包括电动机和翅片，电动机驱动翅片摆动提供动力。
信号处理系统72还连接有一无线交互系统，无线交互系统配套有一无线交互终端。相变调控飞行器通过无线交互系统和无线交互终端实现信息交互。信息交互包括相变调控飞行器状态数据下发给无限交互终端。还包括，无线交互终端将控制指令上传给无线交互系统，进而上传给信号处理系统72。
还包括，无线交互终端实时向无线交互系统发送遥控信号，进而上传给信号处理系统72，进行实时遥控控制。无线交互系统可以采用红外通信系统、无线通信系统、激光遥控系统等无线通信模式的中的至少一种无线交互系统。
具体实施：
容器32内装有液体物质时：
液体物质在加热元件31的加热下，产生蒸汽，进而增加副气囊21的体积。从而增加浮力。液体可以采用水、二氯丙烷、链烷烃、烯烃、醇、醛、胺、酯、醚、酮、芳香烃、氢化烃、萜烯烃、卤代烃等沸点较低的，易于蒸发的液体，具体的成分还可以是水、酒精、甲醛、汽油。
优选沸点小于等于酒精沸点的液体。以便于在消耗能量较低的前提下，获得大量蒸汽。加热元件31的加热温度低于液体物质的着火点。以避免产生着火危险。液体物质还可以是碳酸溶液、酒精溶液、甲醛溶液等溶解有易挥发物质的混合溶液。容器32位于副气囊下方，容器32的开口边缘与副气囊21的气囊壁贴合。以便于降温后变为液态的物质，重新落回容器内，以备下次加热使用。
容器32内装有固体物质时：
固体物质在加热元件31的加热下，产生蒸汽，进而增加副气囊21的体积。从而增加浮力。固体物质可以是碘、萘或樟脑等易于升华的固体物质。以便于在消耗能量较低的前提下，获得大量蒸汽。
容器32位于副气囊下方，容器32的开口边缘与副气囊21的气囊壁贴合。以便于降温后变为液态或者固态的物质，重新落回容器内，以备下次加热使用。
优选设计方案：
主气囊1和副气囊21共用一个气囊，气囊内充有平均分子量小于氦气分子量两倍的气体；热能调控系统的温度调整模块2固定在气囊上，且加热元件31贴近气囊的气囊壁。温度调整模块2还包括一降温系统6，降温系统6的制冷元件61贴近气囊的气囊壁。制冷元件61与加热元件31采用同一电子制冷片，通过转换功能实现制冷或者加热。
气囊可以是超人、天使、神仙、仙女、龙、鸟、飞虫、飞行器、太阳或者月亮造型中的至少一种。
还包括一智能控制系统7，智能控制系统7连接温度调整模块2的控制信号端；智能控制系统7设有一高度反馈系统，高度反馈系统包括一定位传感器系统71，以及一信号处理系统72。定位传感系统将测量到的飞行高度信息传递给信号处理系统72，信号处理系统72判断飞行高度是否高于或低于设定值，信号处理系统72根据判断结果向温度调整模块2发送信号，温度调整模块2收到信号后控制加热装置或降温系统6工作。
定位传感器系统71采用主动红外传感器系统，主动红外传感器系统包括一红外发射机构和一红外接收机构，红外发射机构的发射方向朝向地面，红外接收机构接收自地面反射回去的红外信号。
信号处理系统72与红外接收机构连接的信号端收到反射回的红外信号，并确认识别，识别后，向温度调整模块2发送信号，温度调整模块2收到信号后控制加热装置进行加热。进而控制上升。
信号处理系统72与红外接收机构连接的信号端没有收到反射回的红外信号，则向温度调整模块2发送信号，温度调整模块2收到信号后控制加热装置停止加热。或者控制降温系统6工作进行降温。以控制下降。
上述设计通过主动红外传感器系统作为定位传感系统，具有结构简单、成本低、抗干扰能力强等优点。另外，将红外接收机构是否收到信号作为判断高度的依据，具有信息量少、数据处理简单、可靠性强等优点。
通过设定红外发射机构的光信号发射强度，或者设定红外接收机构的敏感程度，或者将光信号发射强度和敏感程度进行综合设置。从而设定飞行高度。
还可以是，定位传感器系统71采用反射式超声波定位系统，反射式超声波定位系统包括一超声波发射机构和一超声波接收机构，超声波发射机构的发射方向朝向地面，超声波接收机构接收自地面反射回去的超声波信号。
信号处理系统72与超声波接收机构连接的信号端收到反射回的超声波信号，并确认识别，识别后，向温度调整模块2发送信号，温度调整模块2收到信号后控制加热装置进行加热。进而控制上升。
信号处理系统72与超声波接收机构连接的信号端没有收到反射回的超声波信号，则向温度调整模块2发送信号，温度调整模块2收到信号后控制加热装置停止加热。或者控制降温系统6工作进行降温。以控制下降。
上述设计通过反射式超声波定位系统作为定位传感系统，具有结构简单、成本低、抗干扰能力强等优点。另外，将超声波接收机构是否收到信号作为判断高度的依据，具有信息量少、数据处理简单、可靠性强等优点。
通过设定超声波发射机构的超声波信号发射强度，或者设定超声波接收机构的敏感程度，或者将超声波信号发射强度和敏感程度进行综合设置。从而设定飞行高度。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (73)
1.相变调控飞行器，包括至少一气囊，所述气囊内充有密度小于空气的轻质气体，以该气囊作为主气囊，其特征在于，
还包括一热能调控系统，所述热能调控系统还包括一温度调整模块，所述温度调整模块包括一加热装置，所述加热装置为一通过电能进行加热的加热装置；
所述热能调控系统还包括一气囊，以该气囊作为副气囊，
所述副气囊下方还设有一容器，容器的容器腔与副气囊内联通；
所述加热装置的加热元件位于所述容器上，所述容器内装有液体物质、固体物质中的至少一种物质。
2.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述主气囊与所述副气囊连接。
3.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述加热元件位于所述容器底部上方的容器腔内。
4.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述加热元件位于所述容器外侧。
5.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：主气囊是一密封的气囊，内部充氢气、氦气中的至少一种气体。
6.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：主气囊是一密封的气囊，内部充比重低于空气的气体。
7.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：主气囊是一密封的气囊，内部充比重比空气低的混合气体。
8.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：副气囊是一密封的气囊。
9.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述容器内装有液体物质。
10.根据权利要求9所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述液体物质是水、二氯丙烷、链烷烃、烯烃、醇、醛、胺、酯、醚、酮、芳香烃、氢化 烃、萜烯烃、卤代烃中的至少一种沸点较低的，易于蒸发的液体。
11.根据权利要求9所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述液体物质具体的成分是水、酒精、甲醛、汽油中的至少一种。
12.根据权利要求9所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述液体物质的沸点小于等于酒精沸点的液体。
13.根据权利要求9所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述加热元件的加热温度低于所述液体物质的着火点。
14.根据权利要求9所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述液体物质是溶解有碳酸溶液、酒精溶液、甲醛溶液中的至少一种易挥发物质的混合溶液。
15.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述容器内装有固体物质。
16.根据权利要求15所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述固体物质是碘、萘或樟脑中的至少一种易于升华的固体物质。
17.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述容器位于所述副气囊下方，所述容器的开口边缘与所述副气囊的气囊壁贴合。
18.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述副气囊位于所述主气囊内。
19.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述副气囊设置在所述主气囊外。
20.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述加热装置的加热元件设置在所述主气囊内，使一所述气囊同时作为所述主气囊和所述副气囊，主气囊和副气囊整合在一起。
21.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述副气囊内被加热的物质是气体物质、液体物质、固体物质中的任意一种物质。
22.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述副气囊内被加热的物质是气体物质、液体物质和固体物质中至少两种物质的混合物。
23.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述副气囊内充有气体。
24.根据权利要求23所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述气体为分子量不大于氦气两倍的气体。
25.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述副气囊上方设有一吊绳，所述吊绳吊住所述加热元件，使所述加热元件位于所述副气囊中部。
26.根据权利要求25所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述副气囊下方还设有固定绳，所述固定绳上端连接所述加热元件。
27.根据权利要求26所述的相变调控飞行器，其特征在于：通过所述吊绳和所述固定绳，将所述加热元件固定在所述副气囊中部。
28.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述加热元件贴在所述副气囊的气囊壁外侧。
29.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述加热元件是电阻式发热元件、石英发热元件、电子制冷片中的至少一种。
30.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述副气囊是双层气囊壁结构，包括内层气囊壁和外层气囊壁，所述内层气囊壁和所述外层气囊壁之间设有空隙，所述空隙内充有气体。
31.根据权利要求30所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述内层气囊壁和所述外层气囊壁之间的空间内，分布有栅格腔室。
32.根据权利要求31所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述栅格腔室内充有气体。
33.根据权利要求30所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述内层气囊壁的内侧为银色。
34.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述主气囊的气囊壁上设有一气压安全阀，在所述主气囊内的气压大于一设定值时，所述气压安全阀打开，排出气体。
35.根据权利要求1至34中任意一项所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述温度调整模块还包括一降温系统，所述降温系统包括一制冷元件，所述制冷元件连接所述副气囊。
36.根据权利要求35所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述制冷元 件位于所述副气囊壁上。
37.根据权利要求35所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述制冷元件位于所述副气囊壁的内侧或者外侧中的至少一侧。
38.根据权利要求1至34中任意一项所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述温度调整模块还包括一降温系统，所述降温系统包括一制冷元件，所述制冷元件采用电子制冷片。
39.根据权利要求38所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述电子制冷片贴在所述副气囊壁上。
40.根据权利要求38所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述电子制冷片贴在副气囊壁内或外。
41.根据权利要求38所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述电子制冷片的一个热交换侧朝向所述副气囊内，另一个热交换侧朝向所述副气囊外。
42.根据权利要求35所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述降温系统的制冷元件是热泵系统的制冷侧。
43.根据权利要求35所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述降温系统还包括一气循环散热系统，所述气循环散热系统包括一吸热装置和一散热装置，以及一促使空气流动的空气循环动力系统；所述吸热装置位于所述副气囊内，所述散热装置位于所述副气囊外；所述吸热装置连接所述空气循环动力系统，所述空气循环动力系统连接所述散热装置。
44.根据权利要求43所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述吸热装置是一气体管路，所述散热装置是一气体管路；所述吸热装置、空气循环动力系统和所述散热装置构成一闭路循环系统。
45.根据权利要求43所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述吸热装置是一气体管路，所述散热装置是一空气交换结构，包括一空气排出口，和一空气吸入口。
46.根据权利要求35所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述温度调整模块包括一热泵系统，所述加热装置为热泵系统。
47.根据权利要求46所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述降温系统为热泵系统，所述降温系统和所述加热装置整合在一起，用一套热泵系统。
48.根据权利要求1至34中任意一项所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述相变调控飞行器还包括一智能控制系统，所述智能控制系统连接所述温度调整模块的控制信号端；
所述智能控制系统设有一高度反馈系统，所述高度反馈系统包括一定位传感器系统，以及一信号处理系统；
还包括一飞行动力系统，所述信号处理系统还连接所述飞行动力系统的控制接口。
49.根据权利要求48所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述飞行动力系统包括电动机和风扇叶轮，所述电动机驱动所述风扇叶轮转动。
50.根据权利要求48所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述飞行动力系统包括电动机和翅片，所述电动机驱动所述翅片摆动。
51.根据权利要求48所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述信号处理系统还连接有一无线交互系统，所述无线交互系统配套有一无线交互终端。
52.根据权利要求51所述的相变调控飞行器，其特征在于：相变调控飞行器通过所述无线交互系统和无线交互终端信息交互。
53.根据权利要求52所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述信息交互包括相变调控飞行器状态数据下发给所述无线交互终端。
54.根据权利要求52所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述信息交互包括，所述无线交互终端将控制指令上传给所述无线交互系统，进而上传给所述信号处理系统。
55.根据权利要求52所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述信息交互包括，所述无线交互终端实时向所述无线交互系统发送遥控信号，进而上传给所述信号处理系统，进行实时遥控控制。
56.根据权利要求52所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述无线交互系统是红外通信系统、无线通信系统、激光遥控系统无线通信模式的中的至少一种无线交互系统。
57.根据权利要求1所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述主气囊和所述副气囊共用一个气囊，所述气囊内充有平均分子量小于氦气分子量两倍的气体；
所述热能调控系统的所述温度调整模块固定在所述气囊上，且所述加热元件贴近所述气囊的气囊壁。
58.根据权利要求57所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述温度调整模块还包括一降温系统，降温系统的制冷元件贴近所述气囊的气囊壁。
59.根据权利要求58所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述制冷元件与所述加热元件采用同一电子制冷片。
60.根据权利要求59所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述温度调整模块粘合在所述气囊下方。
61.根据权利要求60所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述温度调整模块位于一外壳内，所述外壳上设有一粘合层。
62.根据权利要求36、37、39至47或58至61中任意一项所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述相变调控飞行器还包括一智能控制系统，所述智能控制系统连接所述温度调整模块的控制信号端；
所述智能控制系统设有一高度反馈系统，所述高度反馈系统包括一定位传感器系统，以及一信号处理系统。
63.根据权利要求62所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述定位传感系统将测量到的飞行高度信息传递给所述信号处理系统，所述信号处理系统判断飞行高度是否高于或低于设定值，所述信号处理系统根据判断结果向所述温度调整模块发送信号，所述温度调整模块收到信号后控制所述加热装置或降温系统工作。
64.根据权利要求63所述的相变调控飞行器，其特征在于：在所述飞行高度低于所述设定值时，所述信号处理系统给所述温度调整模块发送信号，所述温度调整模块通过所述加热装置的所述加热元件，对副气囊内的物质进行加热。
65.根据权利要求63所述的相变调控飞行器，其特征在于：在所述飞行高度高于所述设定值时，所述信号处理系统给所述温度调整模块发送信号，所述温度调整模块通过所述降温系统的所述制冷元件，对副气囊内的物质进行降温。
66.根据权利要求62所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述高度反 馈系统是红外高度定位系统、超声波高度定位系统、GPS导航系统、北斗导航系统、电磁波反射定位系统或激光高度定位系统中的至少一种。
67.根据权利要求66所述的相变调控飞行器，其特征在于：通过所述高度反馈系统对所述相变调控飞行器的上升或者下降速度进行测量，并将速度信息传送给所述信号处理系统，在上升或者下降速度高于一设定值时，所述信号处理系统给所述温度调整模块发送信号，所述温度调整模块停止所述加热元件的加热工作或者所述制冷元件的制冷工作。
68.根据权利要求66所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述定位传感器系统采用主动红外传感器系统，主动红外传感器系统包括一红外发射机构和一红外接收机构，所述红外发射机构的发射方向朝向下方，所述红外接收机构的接收方向朝向下方；所述红外接收机构接收自地面反射回去的红外信号。
69.根据权利要求68所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述信号处理系统与所述红外接收机构连接的信号端收到反射回的红外信号，并确认识别，识别后，向所述温度调整模块发送信号，所述温度调整模块收到信号后控制所述加热装置进行加热。
70.根据权利要求68所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述信号处理系统与所述红外接收机构连接的信号端没有收到反射回的红外信号，则向所述温度调整模块发送信号，所述温度调整模块收到信号后控制所述加热装置停止加热或者控制降温系统工作进行降温。
71.根据权利要求66所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述定位传感器系统是反射式超声波定位系统，反射式超声波定位系统包括一超声波发射机构和一超声波接收机构，所述超声波发射机构的发射方向朝向地面，所述超声波接收机构接收自地面反射回去的超声波信号。
72.根据权利要求71所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述信号处理系统与所述超声波接收机构连接的信号端收到反射回的超声波信号，并确认识别，识别后，向所述温度调整模块发送信号，所述温度调整模块收到信号后控制所述加热装置进行加热。
73.根据权利要求71所述的相变调控飞行器，其特征在于：所述信号处 理系统与所述超声波接收机构连接的信号端没有收到反射回的超声波信号，则向所述温度调整模块发送信号，所述温度调整模块收到信号后控制所述加热装置停止加热或者控制降温系统工作进行降温。
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