自动调整飞行姿态的飞艇及其姿态调整方法与流程

本发明涉及飞行器浮空器领域，特别涉及一种自动调整飞行姿态的飞艇及其姿态调整方法。

背景技术：

飞艇属于浮空器的一种，它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等组成。艇体气囊内充以密度比空气小的气体，如氦气以产生浮力使飞艇升空，吊舱用于搭载人员和装载货物，尾面用来控制和保持航向、俯仰的稳定。

在理想情况下，飞艇在某一高度巡航时，囊体和吊舱应保持水平状态，其姿态不会发生倾斜。这就要求必须合理布置吊舱的位置，保证整个飞艇的重心位于飞艇升力中心的正下方。但是，在实际情况下，由于各种误差的存在，吊舱的位置与其理想状态下的位置存在一定差距，导致飞艇囊体和吊舱发生倾斜。

对于在某一高度巡航的飞艇，其囊体体积是固定的，因此飞艇囊体内气体产生的浮力保持不变。这就意味着飞艇所携带的有效载荷受到一定限制。为了增加飞艇的有效载荷，有必要对飞艇的结构做出改进。

目前，用于调节飞艇姿态的装置大多是安装于囊体尾部或两侧的螺旋桨，导致囊体尾部或两侧的推进装置结构比较复杂，重量也大大增加。

技术实现要素：

本发明旨在解决上述问题，本发明提供一种结构简单、具有正常载荷的自动调整飞行姿态的飞艇及其姿态调整方法。

根据本发明的一个方面，提供一种自动调整飞行姿态的飞艇，包括艇体气囊，该艇体气囊内部设置配平机器人、配平机器人保持装置和传感器，配平机器人位于飞艇的理论重心位置附近，配平机器人与传感器连接并能够接收传感器的信号；传感器用于监测飞艇的飞行姿态，配平机器人保持装置用于维持配平机器人沿固定路线向理论重心位置一侧运行，配平机器人在气囊内部自主沿配平机器人保持装置移动，通过自身重量实现对飞艇的重新配平。

优选，配平机器人保持装置为缆绳，缆绳经过理论重心设计位置，且两端分别与飞艇前缘和飞艇后缘连接，缆绳的长度与艇体气囊的长度相等，配平机器人能够在缆绳上沿缆绳的延伸方向移动。

优选，配平机器人上设有一通孔，缆绳穿过通孔使配平机器人能够在缆绳上自由移动。

优选，传感器位于配平机器人上。

根据本发明的另一方面，提供一种该飞艇的姿态调整方法，包括如下步骤：

s1：在飞艇的理论重心位置附近设置连接有传感器的机器人和配平机器人保持装置，保证机器人能够沿配平机器人保持装置向理论重心位置的一侧自由移动。

s2：当飞艇处于巡航高度时，判断飞艇姿态是否水平。

s3：当飞艇姿态处于水平时，保持当前状态；当飞艇姿态偏离水平位置时，传感器生成信号，并将信号传递给机器人，指示机器人沿保持装置的移动，实现对飞艇的重新配平，使飞艇重新处于水平飞行姿态。

s4：传感器再次发出信号，机器人停止移动。

优选，配平机器人保持装置为缆绳，缆绳两端分别与飞艇前缘和飞艇后缘连接，并且缆绳的长度与气囊的长度相等，配平机器能够在缆绳上前后自由移动从而调整飞艇的飞行姿态。

优选，配平机器人上设置一通孔，并通过通孔将配平机器人穿设于缆绳上实现前后自由移动。

优选，步骤s3包括：当飞艇飞行姿态偏离水平位置时，其重心偏离理论重心位置并位于理论重心位置一侧，传感器生成信号并将信号传递给配平机器人，指示配平机器人向设计位的另一侧反向爬行，直至飞艇的重心重归理论重心位置。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明的自动调整飞行姿态的飞艇简化了飞艇的尾部或两侧的推进装置，对减轻飞艇结构重量，增加飞艇的有效载荷具有重要意义。

2.由于在实际操作中，飞艇重心偏离设计位的距离比较小，而缆绳的长度很长，因此本发明的调节姿态用方法的调节范围很宽，调节的灵敏度高。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明实施方式的自动调整飞行姿态的飞艇及其姿态调整方法的飞艇的示意图；

图2示出了根据本发明实施方式的自动调整飞行姿态的飞艇及其姿态调整方法的姿态调整方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的实施方式，提出一种自动调整飞行姿态的飞艇，包括艇体气囊1，该艇体气囊1内部设置配平机器人3、配平机器人保持装置2和传感器，配平机器人3与传感器连接并能够接收传感器的信号；传感器用于监测飞艇的飞行姿态，配平机器人保持装置2用于维持配平机器人3沿固定路线向理论重心位置一侧运行，配平机器人3在艇体气囊1内部自主沿配平机器人保持装置2移动，通过自身重量实现对飞艇的重新配平，使飞艇的飞行重心重回理论重心位置，保持水平姿态飞行。

配平机器人保持装置2为缆绳，在本实施方式的一个具体的实施例中，缆绳两端分别与飞艇前缘和飞艇后缘连接，缆绳的长度与艇体气囊1的长度相等，配平机器人3能够在缆绳上前后自由移动从而调整飞艇的飞行姿态。在本实施方式的另一个实施例中，缆绳的两端分别与飞艇内部的左侧和右侧刚性片连接，缆绳的长度与艇体气囊1的宽度相等，配平机器人3能够再缆绳上左右自由移动从而调整姿态。也就是说，本发明的权利要求保护范围不仅限于缆绳连接在飞艇的前缘和后缘，且缆绳的长度与飞艇的长度相等，方案中，为纠正飞艇在任一方向上的角度倾斜而对应设置的缆绳方向以缆绳长度均在本权利要求的保护范围内。

配平机器人3上设有一通孔，缆绳穿过通孔使配平机器人3能够在缆绳上前后自由移动。通常情况下为使传感器感觉更为灵敏，将传感器设置于艇身的理论重心位置，本实施方式中，传感器设置于配平机器人3上。

本发明的技术方案还包括该飞艇自动调整飞行姿态的方法。方案包括：

s1：在飞艇的理论重心位置附近设置连接有传感器的配平机器人3和配平机器人保持装置2，保证配平机器人3能够沿配平机器人保持装置2的延伸方向自由移动。

s2：当飞艇处于巡航高度时，判断飞艇姿态是否水平。

s3：当飞艇姿态处于水平时，保持当前状态；当飞艇姿态偏离水平位置时，传感器生成信号，并将信号传递给机器人，指示机器人沿保持装置的移动，实现对飞艇的重新配平，使飞艇重新处于水平飞行姿态。

s4：传感器再次发出信号，机器人停止移动。

具体包括：

s1：在飞艇囊体1内部的理论重心位置附近设置连接有传感器的配平机器人3和缆绳，在配平机器人3身上开孔，使缆绳穿过配平机器人3身上的小孔，将缆绳两端分别和飞艇囊体1的前缘、后缘的刚性片连接，且保证缆绳的长度与飞艇长度相等，使得当飞艇囊体1充入氦气升空，在固定高度巡航时，飞艇囊体1在内外压差的作用下完全撑开，此时缆绳恰好被拉直，并经过飞艇的理论重心位置，配平机器人3恰好位于缆绳上飞艇的理论重心位置，且配平机器人3能够沿缆绳自由移动。

s2：当飞艇经过囊体充气、释放升空过程后，处于在固定高度的巡航状态时，判断飞艇姿态是否水平。在巡航过程中，当飞艇的实际重心位置在理论重心位置之前，飞艇前倾，当飞艇的实际重心位置在理论重心位置之后，飞艇后倾，当飞艇的实际重心位置与理论重心位置重合，飞艇保持水平姿态飞行。

s3：当飞艇姿态处于水平时，保持当前状态；当飞艇姿态偏离水平位置时，当飞艇飞行姿态偏离水平位置时，其重心偏离理论重心位置并位于理论重心位置一侧，传感器生成信号并将信号传递给配平机器人3，指示配平机器人3向设计位的另一侧反向爬行，直至飞艇的重心重归理论重心位置。

s4：传感器再次发出信号，配平机器人3收到信号后停止移动。

由以上可知，办发明的方案及保护范围包括但不限于调整飞艇的前俯、后仰、左倾、右倾姿态，飞艇在平明方向的任一方位的倾斜，都可以通过设置对应位置的缆绳来进一步实现。

另外，在实际操作中，传感器可以设为角度传感器、位移传感器等多种传感器，机器人3身上的传感器可以和飞艇的控制中心信号连接，通过控制中心将信号转化为指令，控制机器人的行走。

综上所述，本发明的使用机器人调节飞艇姿态的方法，能够在不改进飞艇囊体尾部或两侧的推进装置的前提下，利用简单的设备，容易地进行实现，并且本方法对比一般方法，调节灵敏度更高，调节的范围更宽。

以上，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。