氢气再生太阳能动力的飞行器的制造方法
【技术领域】
[0001]本技术总体上涉及航空航天和飞行器，并且更具体地讲，涉及混合飞行器和飞艇。
【背景技术】
[0002]飞行器，例如飞艇，使用例如氦气或氢气的上升气体来提供升力。混合飞行器从上升气体以及从同样提供空气动力学升力的翼形机翼二者来获得升力。太阳能混合飞行器在其壳层上使用大的表面积来收集用于发电的太阳能辐射，以便给电力驱动的螺旋桨供电。
[0003]然而，由于全世界缺乏氦气，使用氢气作为有浮力的气体又重新受到关注。
[0004]由于渗漏，有浮力的气体需要补充，通常要求连接上有浮力的气体的供给口。当飞行器在远处或远离具有补给站的工业中心时，这会有困难。
[0005]因此会非常需要一种解决这些问题的改进型的混合飞行器设计。
【发明内容】
[0006]一般而言，本发明提供一种飞行器，例如飞艇，它具有能够再生并因此为飞行器补给氢气的氢气再生能力。氢气再生的实现一般而言是通过从飞行器表面(例如，雨水、露水、凝结等)或从机载的水箱收集水，然后使用电解法将水转换成氢气。从这种机载电解水产生的氢气用于补给入容纳气体的壳层，以补偿从壳层渗漏的任何氢气。
[0007]因此，本发明的一方面涉及一种飞行器，包括容纳氢气的壳层，将水转换成氢气的电解器，以及使用通过电解器产生的氢气再添满容纳氢气的壳层的氢气补给系统。在一个实施例中，所述飞行器包括用于从所述的容纳氢气的壳层收集水的水收集系统，以供应水到所述的电解器。
[0008]本发明的另一方面涉及一种氢燃料飞行器，包括:容纳氢气的壳层，将水转换成氢气的电解器，使用通过所述电解器产生的氢气再添满容纳氢气的壳层的氢气补给系统，以及用于推进所述飞行器的氢燃料推进系统。在一个实施例中，所述飞行器包括用于从所述容纳氢气的壳层收集水以供应到所述电解器的水收集系统。
[0009]以下参照附图描述本发明的其他的方面。
【附图说明】
[0010]从结合附图的以下详细描述会明白本技术的进一步特征和优点，其中:
[0011]图1是根据本发明的一个实施例的飞行器的等轴视图；
[0012]图2是图1所示的飞行器的一个侧视图；并且
[0013]图3是根据本发明的另一个实施例的全氢式飞行器的一个侧视图。
[0014]要注意，在整个附图中，类似的特征用相同的附图标记表示。
【具体实施方式】
[0015]在图1和图2所不的实施例中，飞行器10包括容纳氢气的壳层20，将水转换成氢气的电解器30，以及一个氢气补给系统，该氢气补给系统使用通过电解器产生的氢气再添满容纳氢气的壳层。在这个特定实施例中，所述的飞行器是一种混合飞行器。在图示的实施例中，该混合飞行器的所述壳层容纳有氢气(H2)作为有浮力的气体，用于提供升力或者结合空气动力学产生的机翼升力提供至少一部分升力给该混合飞行器。
[0016]如图示的实施例所示，混合飞行器的壳层20包括一个非刚性的翼形可充气结构22，这个翼形可充气结构包括一种机翼几何形状，可提供除壳层内的氢气提供的浮力之外的空气动力学升力。所述的壳层内具有一个或多个氢气单元24。
[0017]太阳能辐射收集元件(例如，光伏太阳能电池板40)收集太阳能辐射，以从太阳能辐射产生电力。所述的太阳能电池板40可以安装在太阳能电池板固定网架25上，该网架连接到壳层的外表面上或者直接嵌入所述的壳层中。太阳能用于给例如如图所示的主发动机50和辅助发动机52的各发动机供电。这些发动机驱动用于提供向前推力的螺旋桨。太阳能产生的电力也可以用于给例如方向舵、襟翼和/或副翼的控制表面60供电。尽管可以像图示的实施例一样可提供固定的起落架，太阳能产生的电力也可以用于供给可收放的起落架70实现缩回和展开。来自太阳能电池板的电力也可以用于给机载电子产品(例如，通信装置、导航设备、防撞灯、机载照明、加热、冷却、通风等)供电。过量的电力可以存储在飞行器上机载的电池或超级电容器中。来自太阳能电池板(或来自电池或超级电容器)的电力也用于产生氢气的水的电解。
[0018]水收集系统收集来自任意多个来源的水，包括雨水、露水和凝结(或者甚至来自融雪)。如附图中的实例所示，水收集系统包括设置在壳层的外表面内的水收集渠道80。水收集系统包括用于接收来自水收集渠道的水的贮水器及过滤床。贮水器用于存储产生氢气的水。过滤床对水进行过滤以清除灰尘、污垢或碎肩，以便给电解器提供纯水。贮存箱和过滤床在图中共同地用附图标记32表示。
[0019]除所述的电解器之外，氢气补给系统包括用于供应氢气到壳层内的一个或多个氢气单元的氢气歧管26。去离子塔34可以如图所示被设置(或其他去离子系统，例如离子交换系统)。
[0020]因此，从飞行器收集的水用于产生氢气。这种机载氢气制备使得在需要时自动补给氢气成为可能。当在远处工作时，依赖于例如储氢罐或换料站的补给设施并不现实，因为这种设施并不总是可以使用并且/或者运行。因此，具有产生作为升力气体的氢气用于定期补给或补充的机载系统，就使得飞行器完全自力更生并且自给自足。
[0021]可选地，飞行器可以包括一个氢气压力传感器，用于计量、感测或检测在内部壳层中的氢气压力。这种压力传感器可以提供一个压力信号给微处理器、微控制器、计算机、计算设备、ASIC芯片或其他控制电路，用于通过计量器、显示器、仪表或读出器来表示在壳层内的氢气压力，或者可替代地，显示出预设的工作压力与壳层内的氢气的实际压力之间的压差。这种计量器或读出器可以用于确定何时需要补充氢气，也可以给飞行器操作员提供警报或警告，以表示氢气压过低并且需要补充。可选地，当控制系统接收到表示气压已降低到规定水平以下的信号时，控制系统可以通过自动控制氢气歧管中的阀门，自动补充氢气到内部壳层中。
[0022]在一个具体实施例中，所述的壳层是一种具有一个内部壳层和外部壳层的双壳体。这种结构提供一种失效保护氢安全壳系统。由于具有这种双壳层设计，内部壳层容纳氢气(升力气体)，并且外部壳层容纳惰性气体(氮气、氦气等)。内部壳层和外部壳层的体积比可以这样选择，使得内部壳层的任何泄漏或故障不会导致氢气与空气的混合比例上升到大于4: 100 (以体积计)。此外，所述的壳层优选地由氢气渗漏率不超过2L/m2/天的织物制成。
[0023]在另一个实施例中，飞行器可以具有进水口或进水端，用于接收供水到贮水器中。当水收集器所收集的水不足的情况下，这允许手动添加水到贮水器中。换句话讲，如果雨水、露水、