一种平流层飞艇的制作方法

本发明涉及航空航天领域，具体为一种平流层飞艇。

背景技术：

平流层飞艇的驻留高度一般在距离地球表面20公里至35公里之间，周围的大气十分稀薄。因此为满足平流层飞艇载荷的需要，平流层飞艇的体积一般都十分巨大，巨大的体积也使得囊体强度对内部压力载荷变得十分敏感。

一般而言，平流层飞艇驻空环境及气象条件随不同季节、昼夜阳光辐射状态而交替变化，在太阳辐射充足的白天，平流层飞艇囊体内部的气体随温度升高而膨胀，囊体承受极大的压力载荷，若无法控制内部的压力，使得囊体长时间处于超压状态，平流层飞艇囊体蒙皮极易发生破坏失效；另一方面在温度骤降的夜间，平流层飞艇内部气体的温度降低，气体压力下降，可能出现整体压力不足以支撑蒙皮重力的情况，以致平流层飞艇的非成型失效。以上两种交替变化的工况，对囊体的材料是极大考验。

鉴于压力载荷对平流层飞艇的囊体产生较强的破坏或失效作用，那么如何控制艇体内部的压力成为了关键技术，当前处理超压与坍缩状态的方式多为与大气相连通，高压时排气、低压时吸气的控制方式使得平流层飞艇内部轻空气气体流失，将会减低平流层飞艇的飞行高度，大幅缩短平流层飞艇的续航时长，得不偿失。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明公开一种平流层飞艇，该平流层飞艇将压力载荷转移至内部超压软性龙骨，通过超压软性龙骨对艇内气体吸收压缩与释放，来控制艇内的压力载荷，能有效解决平流层飞艇艇体压力控制的问题。

一种平流层飞艇，包括：

内置的至少一个超压软性龙骨，所述超压软性龙骨包括串联在一起的多个柱状超压软性龙骨结构模块；以及

设置在所述超压软性龙骨结构模块上的压力调节模块；

当平流层飞艇艇体处于超压状态时，所述压力调节模块将艇体内部气体压缩至所述超压软性龙骨结构模块内，以将平流层飞艇艇体的压力载荷转移到所述超压软性龙骨上；

当平流层飞艇艇体处于低压状态时，所述压力调节模块向飞艇艇体内部释放已被压缩至所述超压软性龙骨结构模块内的气体，从而将压力载荷从所述超压软性龙骨转移至平流层飞艇艇体。

进一步地，所述超压软性龙骨结构模块包括由软式加筋蒙皮构成的超压软性龙骨囊体、位于所述超压软性龙骨囊体两端的高强度龙骨转接件，所述压力调节模块包括气体压缩机、阀门、压力传感器、压力控制器；其中，所述气体压缩机、阀门、压力传感器、压力控制器分散开地嵌入所述加筋蒙皮。

进一步地，所述超压软性龙骨囊体上设有多个开孔，内、外环形夹板将所述气体压缩机、阀门、压力传感器、压力控制器分别固定在所述多个开孔处，夹板加紧紧固件将内、外环形夹板夹紧并保持加筋蒙皮的密封状态；外环形夹板上设置有拓展接口，所述拓展接口用于所述压力控制器与所述气体压缩机、阀门、压力传感器的通信连接。

进一步地，所述平流层飞艇的加筋蒙皮外部嵌入有为所述压力调节模块提供能源的太阳能电池组件。

进一步地，所述平流层飞艇头锥与尾椎分别布置刚性转接件，所述刚性转接件和所述高强度龙骨转接件均呈环形且端面均匀开孔，通过螺栓或螺钉的夹紧力将所述刚性转接件和所述高强度龙骨转接件固定，通过螺栓或螺钉的夹紧力将所述刚性转接件与平流层飞艇囊布固定。

进一步地，相邻的柱状超压软性龙骨结构模块之间通过端部的所述高强度龙骨转接件连接。

进一步地，所述高强度龙骨转接件为：在所述超压软性龙骨囊体端部蒙皮处内外分别布置环形夹板，其中外侧环形夹板用于连接相邻超压软性龙骨结构模块。

进一步地，所述的平流层飞艇还包括密封导电插头和位于飞艇外部的载荷能源舱；所述太阳能电池组件布置在平流层飞艇顶端，所述载荷能源舱布置在平流层飞艇底部，太阳能电池组件与载荷能源舱在平流层飞艇外部通过导电线路相连。

进一步地，所述密封导电插头布置在平流层飞艇底部，所述密封导电插头的两端分别位于平流层飞艇的内部和外部；所述压力控制器位于平流层飞艇内部且通过导电线路与所述密封导电插头的内部端部连接；所述能源载荷舱的供电电源接口通过导电线路与所述密封导电插头的外部端部连接。

与现有技术相比，本发明的平流层飞艇，其优点在于，(1)超压软性龙骨处于超压状态时可以缓解飞艇囊体压力载荷，避免平流层飞艇囊体蒙皮发生破坏失效；飞艇处于低压状态又可以通过超压内置龙骨鼓气增压维形，避免飞艇处于坍缩状态；(2)整个内置超压软性龙骨是平流层飞艇内部独立的可控龙骨，其可以替代副气囊，利用内置超压软性龙骨压缩不同的气体产生的重量差以调整飞艇姿态，利于平流层飞艇飞行姿态控制；(3)整个平流层飞艇在未受压状态便于折叠与运输。

附图说明

图1是本发明的平流层飞艇总体布置图；

图2超压软性龙骨结构模块示意图；

图3环形夹板示意图；

在图1-3中，1为平流层飞艇主体；2为太阳能电池组件；3为超压软性龙骨结构模块；4为载荷能源舱；5为密封导电插头；6为平流层飞艇囊体鼻锥或头锥转接板/刚性转接板；7为平流层飞艇尾锥转接板/刚性转接板；8为太阳能电池组件与载荷能源舱连接导电线路；9为压力控制器与载荷能源舱连接导电线路；10为压力传感器；11为气体压缩机；12为超压软性龙骨囊体；13为阀门；14为压力控制器；15为端部转接板/龙骨转接件；16为开孔囊布；17为外侧环形夹板；18为内侧环形夹板；19为夹板加紧紧固件；20为外侧夹板拓展接口。

具体实施方式

本发明提供了一种平流层飞艇，包括：连接在平流层飞艇的至少一个内置超压软性龙骨，所述超压软性龙骨包括串联在一起的多个柱状超压软性龙骨结构模块3；设置在所述超压软性龙骨结构模块上的压力调节模块；

当平流层飞艇艇体1处于超压状态时，所述压力调节模块压缩艇内气体至所述超压软性龙骨结构模块3内，以将平流层飞艇艇体的压力载荷转移到所述超压软性龙骨上；

当平流层飞艇艇体处于低压状态时，所述压力调节模块向飞艇艇体内部释放已被压缩至所述超压软性龙骨结构模块3内的气体，从而将压力载荷从所述超压软性龙骨转移至平流层飞艇艇体。

进一步地，所述超压软性龙骨结构模块包括由软式加筋蒙皮构成的超压软性龙骨囊体12、位于所述超压软性龙骨囊体12两端的高强度龙骨转接件15，所述压力调节模块包括气体压缩机11、阀门13、压力传感器10、压力控制器14；其中，所述气体压缩机11、阀门13、压力传感器10、压力控制器14分散开地嵌入所述加筋蒙皮。

进一步地，超压软性龙骨囊体12上设有多个开孔，内、外环形夹板17/18将所述气体压缩机11、阀门13、压力传感器10、压力控制器14分别固定在所述多个开孔处，夹板加紧紧固件19将内、外环形夹板17/18夹紧并保持加筋蒙皮的密封状态；外环形夹板17上设置有拓展接口20，所述拓展接口20用于所述压力控制器14与所述气体压缩机11、阀门13、压力传感器10的通信连接。

进一步地，所述平流层飞艇的加筋蒙皮外部嵌入有为所述压力调节模块提供能源的太阳能电池组件2。

进一步地，所述太阳能电池组件2分别与所述压力传感器10、压力控制器14、气体压缩机11、阀门13电连接。

进一步地，所述平流层飞艇头锥与尾椎分别布置刚性转接件6/7，所述刚性转接件6、7和所述龙骨转接件15均呈环形且端面均匀开孔，通过螺栓或螺钉的夹紧力将所述刚性转接件和所述龙骨转接件固定，通过螺栓或螺钉的夹紧力将所述刚性转接件与平流层飞艇囊布固定。

进一步地，相邻的柱状超压软性龙骨结构模块之间通过端部的所述高强度龙骨转接件15连接。

进一步地，所述高强度龙骨转接件15为：在所述超压软性龙骨囊体端部蒙皮处内外分别布置环形夹板，其中外侧环形夹板用于连接相邻超压软性龙骨结构模块。

具体地，参见图1，所述的平流层飞艇包括：平流层飞艇体1、太阳能电池组件2、多个串联超压软性龙骨结构模块3、载荷能源舱4、密封导电插头5、平流层飞艇囊体鼻锥转接板6、平流层飞艇尾锥转接板7。参见图2，所述超压软性龙骨结构模块3包括：压力传感器10、气体压缩机11、超压软性龙骨囊体12、阀门13、压力控制器14、端部转接板15。参见图3，由软式加筋蒙皮构成的超压软性龙骨囊体12的一处蒙皮处具有开孔囊布16、外侧环形夹板17、内侧环形夹板18、夹板加紧紧固件19、外侧夹板拓展接口20；所述端部转接板15分别与鼻锥转接板6与尾锥转接板7连接；所述超压软性龙骨结构模块3与相邻的超压软性龙骨结构模块3之间通过端部转接板15连接。

其中，所述太阳能电池组件2布置在平流层飞艇主体1的顶端，所述的载荷能源舱4布置在平流层飞艇主体1的底部，太阳能电池组件2与载荷能源舱4在平流层飞艇主体1外部用导电线路8相连。所述的密封导电插头5布置在平流层飞艇主体1的底部，密封导电插头5的两侧分别属于平流层飞艇主体1的内部与外部；所述的压力控制器14在平流层飞艇主体1内部且通过导电线路9与所述的密封导电插头5的内侧相连接；所述的能源载荷舱4的供电电源通过导电线路与所述的密封导电插头5的外侧相连接。

其中，所述的压力传感器10、阀门13、压力控制器14，通过环形夹板17、18固定在在超压软性龙骨囊体12上的开孔处，外侧夹板拓展接口20用于连接压力传感器10、阀门13、压力控制器14等其他部件的接口，所述夹板加紧紧固件19将外侧环形夹板17、内侧环形夹板18夹紧以保持超压软性龙骨囊体12的密封状态。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。