本发明涉及飞行器技术领域，特别是涉及一种可长时驻空的系留飞行器。
背景技术：
随着科技进步和军事现代化的发展，利用空中平台携带相关载荷进行空中预警侦查、电子通讯保障、遥感测绘、灾情监控等任务得到了广泛的应用，空中平台提供了广阔的观察视角和覆盖能力，具有更好的生存能力和通讯能力。常用的空中平台包括卫星、飞机、浮空器等，卫星及飞机由于造价昂贵、可有效利用时间短等缺点，限制了应用范围。此时可以充分发挥浮空器的优势，用于长时持续的空中观测、通讯中继等。浮空器属于轻于空气的航空器，根据工作原理的不同，浮空器可分为飞艇、系留气球和热气球等。
常规的系留系统包括飞行器、复合系缆和地面装置，系缆连接飞行器和地面装置，由于系留飞行器采用地面供电，所以复合系缆中既有输电线缆又有通信线缆。虽然该系留系统能够延长飞行器的滞空时间，但是复合系缆成为飞行器的负重，随着飞行高度的提升，缆绳重量相应提升，严重制约飞行器的飞行高度，飞行范围也受限，飞行负重载荷也受限。
系留飞艇利用轻于空气的气体来提供浮力，意味着飞艇并不需要额外的动力来维持飞行高度，如何解决携带载荷供电成为影响系留飞艇滞空时间的关键问题。
技术实现要素：
本发明提出了一种长时驻空系留飞艇方案，通过飞艇携带太阳能电池阵列和储能电池，通过有效的能源管理，能够为携带载荷提供源源不断的能源，使得系留飞艇的自持力得到有效提高，为系留飞艇长时驻空工作提供必要的技术保证，其驻空时间可以长达数月。
本发明采用以下任一技术方案。
一种长时驻空系留飞艇方案，包括艇体、拉索、吊舱、地面锚固系统以及地面站
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的艇体外形为低阻力艇形，可以有效的提高系留飞艇抗风能力，采用轻质高强艇体材料制作，使得艇体可以获得较高的超压性能和较低的泄漏率，有利于维持艇体形状、保持飞艇浮力。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的艇体上部或头部具备一个或多个阀门装置，用于紧急情况下的放气操作，艇体下部、头部或者侧面具备一个或者多个充/放气口，用于放飞前的充气操作以及气体回收操作。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的艇体后部为尾翼，用于增加系留飞艇的横向及航向静稳定性，保证携带载荷能够稳定工作。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的拉索，包括艇体上的集束拉网以及连接吊舱和地面锚固系统的系留索。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的集束拉网用于将艇体的浮力汇聚于一点，通过可旋转装置与吊舱连接，将浮力传递至吊舱。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的吊舱下部通过可旋转装置与系留索连接，将飞艇与吊舱锚固在指定空域。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的可旋转装置可以保证艇体或者吊舱在受风旋转时不会使集束拉网及系留索打结。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的吊舱包括吊舱壳、吊舱架及载荷。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的吊舱壳为流线型壳体，将整个吊舱结构包裹起来，降低吊舱整体迎风阻力。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的吊舱架用于连接集束拉网及系留索，采取通用化设计，可以为不同的任务载荷提供结构支撑。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的载荷包括艇体信息采集及控制系统、通讯传输系统、能源系统以及任务载荷，任务载荷根据不同任务要求，可以为应急通讯设备、对地观测设备或者预警雷达等。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的太阳能电池阵列的数量，根据任务需求布置，放飞时收在吊舱内，到指定驻空高度后，通过运动机构伸出吊舱外，保证携带载荷的能源供给。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的地面锚固系统，包括了方舱、系留塔、充气装置、气体储存及回收装置、收卷装置及配重。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的方舱为一体化特殊设计，用于储存放飞前的艇体及拉索等，并集成了地面锚固系统的其他设备，方舱满足公路和空中运输要求，便于转运部署。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的系留塔为可伸缩结构，置于方舱内部，系留飞艇放飞时，系留塔可以竖起，用于固定系留飞艇。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的充气装置可以集成于系留塔上，用于给系留飞艇充气。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的气体储存及回收装置位于方舱内部，用于储存和回收氦气。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的收卷装置位于方舱内部，用于放飞及回收艇体，并控制系留飞艇的驻留高度。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的配重为锚固系统提供额外重量，提高锚固系统的稳定性，配重可以是随方舱一起携带的固定配重，也可以为放飞现场补充的水、砂石或者泥土等临时配重。
根据上述任一技术方案，其特征在于，所述的地面站，包括通讯设备、显示设备及控制设备等。通讯设备用于与设备舱之间的通讯，传递艇体相关信息及任务载荷数据，并在显示设备上展示，并根据任务要求对系留飞艇及任务载荷进行控制。
本发明的技术效果是：
1、通过选取低阻力艇形，并采用轻质高强艇体材料制作，使得艇体可以获得较高的超压性能和较低的泄漏率，保证系留飞艇具备长时驻空的能力，同时有利于保持浮力，提高抗风能力；
2、通过携带太阳能电池阵列，不断为飞艇提供所需能源，满足能源循环要求，保证任务载荷能够不间断工作，携带的储能电池在没有日间太阳能补充的情况下，仍能维持载荷工作数日至数十日，使得本系留飞艇具备长时驻空工作的能力。；
3、通过吊舱的通用化设计，可以为不同的任务需求提供有效保障，并通过吊舱的快速更换，完成系留飞艇在不同任务模式之间的迅速切换。
4、通过方舱的一体化设计，可以将整个系统集成到一个方舱内，可以在突发事件及灾害来临时，通过汽车或者飞行器进行运输，实现系留飞艇的便捷运输和快速部署。
5、可以通过无线远程控制系留飞艇的展开，实现对重点、热点地区的实时监控。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1表示本发明一种长时驻空系留飞艇方案的示意图；
图2表示本发明一种长时驻空系留飞艇方案的正向示意图；
图3表示本发明吊舱的详细示意图；
图4表示本发明地面锚固系统的详细示意图；
图5表示本发明公路运输示意图；
图6表示本发明空中运输示意图；
图中：1、艇体，2、拉索，3、吊舱，4、地面锚固系统，5、运输卡车；
11、充/放气口，12、阀门装置，13、尾翼；
21、集束拉网，22、可旋转装置，23、系留索；
31、包括吊舱壳，32、吊舱架，33、载荷，34、太阳能电池阵列；
41、方舱，42、系留塔，43、充气装置，44、气体储存及回收装置，45、收卷装置，46、配重。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行说明，所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-图4所示，一种长时驻空系留飞艇方案，包括艇体1、拉索2、吊舱3、地面锚固系统4以及地面站。
上述的艇体1的整体外形为高升低阻艇形，可以提高系留飞艇抗风能力，艇体1采用轻质高强复合材料制作，可以获得较高的超压性能和较低的泄漏率，有利于维持艇体形状、保持飞艇浮力，并减少对载荷的不利影响。
上述的充/放气口11位于艇体1的下部、头部或者侧面，用于放飞前的充气操作以及气体回收操作。
上述的阀门装置12位于艇体1的顶部或头部，可以通过地面控制，实现紧急情况下的放气操作。
上述的尾翼13位于艇体后部，可以增加系留飞艇的横向及航向静稳定性，保证携带载荷能够稳定工作。
上述的拉索2包括艇体上的集束拉网21以及系留索23。
上述的集束拉网21用于将艇体1的浮力汇聚于一点，通过可旋转装置22与吊舱3的连接，将浮力传递至吊舱3。
上述的吊舱3的下部通过可旋转装置22与系留索23连接，将艇体1与吊舱3锚固在指定空域。
上述的可旋转装置22，通过自身的特殊设计，将连接两端的旋转运动分隔开，可以保证在受风旋转时不会使集束拉网21及系留索23打结。
上述的吊舱3包括吊舱壳31、吊舱架32及载荷33。吊舱壳31为流线型壳体，将整个吊舱3结构包裹起来，降低整体迎风阻力，减少对携带设备的扰动。
上述的吊舱架32用于连接集束拉网21及系留索23，通过采取通用化设计，可以为不同的任务载荷提供结构支撑，使吊舱具备互换性。
上述的载荷33包括艇体信息采集及控制系统、通讯传输系统、能源系统以及任务载荷，任务载荷根据不同任务要求，可以为应急通讯设备、对地观测设备或者预警雷达等
上述的太阳能电池阵列34的数量，根据任务载荷的不同进行布置，放飞时太阳能电池阵列34收在吊舱3内，到指定驻空高度后，通过运动机构伸出吊舱3外，白天太阳能电池阵列34吸收太阳能，维持载荷33的日间能源供给，并将多余的能源储存到储能电池中，保证载荷33的夜间能源供给。储能电池在没有日间太阳能补充的情况下，仍能维持载荷33工作数日至数十日。
上述的地面锚固系统4包括了方舱41、系留塔42、充气装置43、气体储存及回收装置44、收卷装置45及配重46。
上述的方舱41为一体化特殊设计，用于储存放飞前的艇体1及拉索2等，并集成了地面锚固系统4的其他设备，使整个系留飞艇都能集成到一个方舱41之内。方舱41满足公路和空中运输要求，便于转运部署，如图1所示，整个系统可以通过运输卡车5实现飞艇的机动部署。
上述的系留塔42为可伸缩结构，置于方舱41内部，系留飞艇放飞时，系留塔42竖起，用于固定系留飞艇。
上述的充气装置43可以集成于系留塔42上，用于给系留飞艇充气。
上述的气体储存及回收装置44位于方舱41内部，用于储存和回收氦气。
上述的收卷装置45位于方舱41内部，用于放飞及回收艇体1，并控制系留飞艇的驻留高度。
上述的配重46为地面锚固系统4提供额外重量，提高地面锚固系统4的稳定性，配重46可以是随方舱41一起携带的固定配重，也可以为放飞现场补充的水、砂石或者泥土等临时配重。
上述的地面站包括通讯设备、显示设备及控制设备等。通讯设备用于与设备舱之间的通讯，传递艇体相关信息及任务载荷数据，并在显示设备上展示，并根据任务要求对系留飞艇及任务载荷进行控制。所述的地面站可以集成在地面锚固系统4中，也可通过无线通讯手段，通过可联网的智能设备进行远程控制。