CN204822053U - 一种具有飞艇和太阳能飞机的近空间飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有飞艇和太阳能飞机的近空间飞行器，包括上部的飞艇(1)和下部的太阳能飞机(2)。所述太阳能飞机(2)包括太阳能飞机机身(8)，固定在飞机机身(8)两侧的机翼(7)，所述机翼(7)设置有若干组螺旋桨(6)，机翼(7)上表面设有太阳能电池板。本实用新型将飞机技术和飞艇技术有机结合，充分发挥两者优势特征，扬长避短。同时飞机采用太阳能飞机形式，进一步加强了其优秀的近空间续航能力及其生存能力，且成本更加低廉，对环境污染大大减小。

Description

一种具有飞艇和太阳能飞机的近空间飞行器

技术领域

本实用新型涉及一种近飞行器，尤其是涉及一种可在太空或近空间开展探测的飞行器，其具有飞艇及太阳能飞机的双重特点，适合作为临近空间飞行器或者火星探测器。

背景技术

临近空间，意指地表上20公里～100公里的空域，既非传统航空器范畴，也非传统航天器的范围。临近空间飞行器是指能在临近空间作长期、持续飞行的飞行器，具有航空、航天飞行器所不具有的作用与优势，特别是在通信保障、情报收集、电子压制、预警等方面极具发展潜力。与临近空间类似的，银河系的其它星球及外太空的大气同样非常稀薄，环境复杂。因此开发针对临近空间及太空探测的飞行器具有重要意义。

由于临近空间和外太空环境复杂多变，空气密度低，空气动力效应及浮力都较小，因此传统的航空飞行器难以在此空间进行长期的飞行。若想在此空间进行长期有效的飞行及驻留，必须依靠近空间飞行器，目前，近空间飞行器分为：(1)轻于空气的空间飞行器；(2)重于空气的近空间飞行器。前者以飞艇及气球为主。飞艇及气球可在地球上空30公里处滞留很长时间，且具有短距垂直起降性能，然而近空间和外太空环境复杂多变，其往往体积较大，故其速度较低，可操纵性及稳定性较差，因此设计上存在较大困难。重于空气的近空间飞行器以无人机及超高音速飞行器为主，它们具有优秀的可操纵性，但是其难以在近空间飞行器进行长期有效的飞行及驻留，且其飞行成本较高，因此无法成为近空间飞行器的主流。此外，如何提供可持续稳定的动力来源是近空间飞行器在临近空间长时间主流的主要挑战。传统的近空间及外太空飞行器，无法在具有长时间飞行、驻留的同时又具有良好的可操纵性及稳定性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对传统近空间飞行器的不足，提出了一种能在近空间及火星等稀薄空气环境下具有长时间飞行、驻留，具有良好的可操纵性、稳定性，同时成本更低廉，环境友好型的近空间飞行器。

为解决以上技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种具有飞艇及太阳能飞机双重特点的近空间飞行器，包括上部的飞艇和下部的太阳能飞机。

进一步的，所述飞艇包括艇体，以及位于艇体尾部的飞艇垂直稳定面和飞艇水平稳定面。

进一步的，太阳能飞机包括太阳能飞机机身，固定在飞机机身两侧的机翼，所述机翼设置有若干组螺旋桨，机翼上表面设有太阳能电池板。

进一步的，机翼展弦比大于2。

进一步的，机翼采用飞翼式布局型式，且为复合材料。

进一步的，还包括一连接装置，所述飞艇和太阳能飞机通过一连接装置连接，方便拆装和维护。

与现有技术相比，本实用新型具备以下优点：

在近空间的飞艇需要携带足够的燃料才能为其提供持续的动力，但是这对采用气艇近空间飞行器是一个极大的挑战。而太阳能飞机依靠太阳能电池板为其提供持续的动力，极大的依赖于太阳光辐射。本实用新型结合太阳能飞机和飞艇优势特征，弥补了单个飞艇或者太阳能飞机作为近空间飞行器的不足。其由飞艇主要提供升力，由太阳能飞机主要提供操纵力，同时飞艇和太阳能飞机也可分别提供部分操纵力和升力，通过两者的组合使其具有飞艇的高空停留时间长，可短距垂直起降的优秀性能，同时兼具飞机机动性强，可操纵性强，飞行稳定性好等飞行特性。

其以太阳能为主，储备电能为辅的动力系统进一步确保优秀的近空间续航能力，同时进一步提升了其生存能力，使其在恶劣的环境下也能进行正常的飞行及任务开展。更为重要的是，在动力系统方面，其可以充分利用太阳能飞机和飞艇的优势，在日照充足的条件下，利用太阳能飞机对飞行器产生推进力和操纵力，在太阳能飞机无法提供稳定动力的情况下，可以依靠飞艇携带的动力提供飞行器推进力和操纵力，可以大大提高飞行器的操纵性和驻留高空的时间。此外，本发明中的飞行器也可在飞艇表面贴太阳能电池板，以提供更多的能源动力。

本实用新型的技术优势在于，飞艇设计技术及太阳能飞机设计技术发展趋于成熟，设计制造上将更为便利。有益效果在于，实用新型将飞机技术和飞艇技术有机结合，充分发挥两者优势特征，扬长避短。同时飞机采用太阳能飞机形式，进一步加强了其优秀的近空间续航能力及其生存能力，且成本更加低廉，对环境污染大大减小。可看出，本实用新型专利所提出的飞行器为一种低污染、低成本、充分可行的方案。

附图说明

图1为本实用新型近空飞行器的整体结构示意图；

图2为本实用新型近空飞行器的侧视图；

图3为本实用新型近空飞行器的前视图；

图4为本实用新型近空飞行器的顶视图；

图5为本实用新型近空飞行器的底部太阳能飞机整体结构示意图；

图6为本实用新型近空飞行器另一较佳实施例的太阳能飞机顶视图。

图中：

1、飞艇；2、太阳能飞机；3、飞艇垂直稳定面；4、飞艇水平稳定面；

5、连接装置；6、螺旋桨发动机；7、机翼；8、飞机机身；

9、太阳能吸收装置；10、艇体；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步描述。

实施例1：

本实用新型专利所提出的近空间飞行器采用了如图1其所示的飞艇1和太阳能飞机2结合方式，从而在发挥各自飞行优势的同时弥补了单个飞艇或者太阳能飞机作为近空间飞行器的不足。满足了近空间和太空探测的需要。

所述飞行器上部采用飞艇1结构，优选硬式飞艇结构型式，飞艇1为一个巨大的流线型艇体11，位于艇体11尾部由水平和垂直起稳定控制作用的飞艇垂直稳定面3和飞艇水平稳定面4组成。

如图2和图3所示，太阳能飞机2的机身8与飞艇1固定连接。飞艇1和太阳能飞机2所组成的飞行器关于飞艇中心平面为一个对称结构。

如图4所示飞艇1艇体11后侧有飞艇垂直稳定面3和飞艇水平稳定面4，主要对飞艇1起到稳定飞行的作用。

如图5所示，太阳能飞机2包括太阳能飞机机身8、螺旋桨6、机翼7和太阳能吸收装置9。飞机机身8上部与飞艇1连接。优选太阳能飞机2采用了飞翼式布局型式，并采用复合材料结构，提高结构效率，具有整体机构简单，重量较小的特点。

太阳能飞机2的机翼7展弦比大，优选展弦比大于2。

机翼7上表面安装太阳能吸收装置9，可最大化提高光能采集效益。

太阳能飞机2两侧机翼前方或者后方各安装两组螺旋桨发动机6以提高机动性，其转速可根据飞行高度及需要调整。

机翼7与飞机机身8固定连接。

实施例2：

如图6所示，太阳能飞机在原实施例1的基础上加入一连接装置5，连接装置5可连接在飞艇1下部，并与太阳能飞机2上部相连，方便拆换，便于更换适合型号以及维护和保养。

本实用新型提供了一种新的结构形式及设计方案，即结合飞艇1及太阳能飞机2各自的优势。当飞行器起飞时，可通过飞艇1提供较大的升力，通过太阳能飞机2提供足够的操纵力，从而实现平稳的上升，可以利用飞艇1自身的浮力实现到达临近空间的目的。

当飞行器驻留在超高空时，太阳能飞机2飞行困难，这时可通过上部飞艇1悬停于空域内任何时间，当需要飞行器加速或者机动时，可通过太阳能飞机2提供足够的推动力和操作力。另一方面，太阳能飞机2飞得越高则采光集能效益越好，飞行器动力来源将更加充足，同时太阳能飞机2可将吸收的多余太阳能转化为电能储存，当日照较差或者夜间飞行时，动力可由太阳能转化储存的电能提供，这样的动力系统让飞行器具有更加优秀的续航及生存能力。

本实用新型专利所提出来飞行器是一种极具创新的飞行布局方式形式，可用于通信保障、情报收集、电子压制、预警等多方面，不仅适用于需要长时间低速飞行的任务，如巡逻，勘测，搜索就生，广告摄影等，而且还可大量用于需要高速运输、作战等多种场合。此外，本实用新型飞行器独特的动力方法、动力系统不仅进一步提高了其续航能力及生存能力，更让其飞行成本更加低廉，让其作为卫星或者外太空飞行器具有其他飞行器所不具有的优势。

上述各功能仅用于说明本实用新型，其中各功能的具体实现可以在本实用新型技术方案的基础上进行等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (6)

1.一种具有飞艇和太阳能飞机的近空间飞行器，其特征在于，包括上部的飞艇(1)和下部的太阳能飞机(2)。

2.根据权利要求1所述的一种具有飞艇和太阳能飞机的近空间飞行器，其特征在于，所述飞艇(1)包括艇体(11)，以及位于艇体(11)尾部的飞艇垂直稳定面(3)和飞艇水平稳定面(4)。

3.根据权利要求1所述的一种具有飞艇和太阳能飞机的近空间飞行器，其特征在于，太阳能飞机(2)包括太阳能飞机机身(8)，固定在飞机机身(8)两侧的机翼(7)，所述机翼(7)设置有若干组螺旋桨(6)，机翼(7)上表面设有太阳能电池板。

4.根据权利要求3所述的一种具有飞艇和太阳能飞机的近空间飞行器，其特征在于，机翼(7)展弦比大于2。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种具有飞艇和太阳能飞机的近空间飞行器，其特征在于，机翼(7)采用飞翼式布局型式，且为复合材料。

6.根据权利要求5所述的一种具有飞艇和太阳能飞机的近空间飞行器，其特征在于，还包括一连接装置(5)，所述飞艇(1)和太阳能飞机(2)通过一连接装置(5)连接。