大型或超大型紧凑的硬式或半硬式高速大航程飞艇的制作方法

本发明具体涉及航空器领域，具体涉及一种大型或超大型紧凑的硬式或半硬式高速大航程飞艇。

背景技术

飞艇属于航空器的一种，是利用轻于空气的气体来提供升力的航空器。飞艇通常由巨大的流线型艇体、吊舱以及推进装置组成。艇体的气囊内充以密度比空气小的浮升气体借以产生浮力使飞艇漂浮在空中。吊舱供人员乘坐和装载货物以及搭载飞艇所需的各种设备。飞艇具有交通、运输、娱乐、赈灾、影视拍摄、科学实验等多方面用途。

然而飞艇在运行过程中，随着飞艇携带的燃料不断消耗，使得飞艇的质量减小，所受重力就会小于浮力，若不加以控制，飞艇将很难维持其高度的稳定。现有的解决方式是在主气囊内设置副气囊，给副气囊充空气，改变主气囊内浮升气体的体积，从而改变浮力的大小来实现飞艇高度的稳定。副气囊一般占主气囊体积的20%以上，极大地增加了飞艇气囊的体积，使得飞艇的抗风能力弱，飞行阻力大。同时，在同样载重的情况下，副气囊的设置将极大地影响飞艇的结构和重量。随着飞行中燃料的消耗，通过给副气囊充空气实现对飞艇飞行高度的控制越发困难，同时也极大地限制了飞艇的航程。频繁地给副气囊充放空气也需要消耗大量的能量。和飞机相比，飞艇的飞行速度慢是飞艇的另一个重要的缺陷。

技术实现要素：

为了克服以上的技术不足，本发明提供一种省却副气囊紧凑的大型和超大型硬式或者半硬式高速大航程飞艇的设计。

本发明提供一种大型或超大型紧凑的硬式或半硬式高速大航程飞艇，其包括气囊，所述气囊底部内侧设置吊舱，所述气囊后端设置飞行控制和推进装置，所述吊舱内设有为飞艇的推进装置和其他设备提供动力的动力系统，所述动力系统为氢氧燃料电池组，所述吊舱内设置有用于收集动力系统生成的水的若干个液体容腔，所述动力系统的出水口与所述液体容腔连通，在液体容腔的任意侧壁上设有可控的排水装置，所述气囊内由至少比空气轻的第一气体部分填充，飞艇飞行时所需浮力完全由气囊提供，且所述气囊内设有气压计，所述气囊内设有若干弹性连接件，所述弹性连接件将所述气囊的部分囊体收拢形成缓冲气囊部分，所述弹性连接件具有在气囊内部压力变小时，缓冲气囊部分的膨胀度减小形成复位的第一状态和在气囊内部压力增大时，缓冲气囊部分膨胀导致拉伸的第二状态。

所述缓冲气囊部分在第一复位状态下底部形成凹面，所述吊舱置于该凹面内，且吊舱的底面与气囊的流线形底面相适配，所述缓冲气囊部分在第二状态时和吊舱形状相适配。

所述缓冲气囊部分设置在吊舱周围，所述缓冲气囊部分与气囊成一体，且所述缓冲气囊部分的囊体通过若干弹性连接件与气囊内的骨架相连接，所述缓冲气囊在气囊内部压强变小时，由所述弹性连接件提供拉力使其向内凹陷到第一复位状态。

所述气囊内设有骨架，所述骨架支撑或部分支撑气囊使其具有流线外形，所述骨架作为连接端可以支撑弹性连接件和所述缓冲气囊部分的连接，缓冲气囊部分设置在气囊的底部，且不被所述骨架限位。

所述吊舱设置有为动力系统提供干净空气的进气装置。

所述气囊内填充氦气或氦气与氢气的混合气体，其体积比以在空气中不能点燃为限。

所述液体容腔内设置若干用于检测水位的液位传感器，所述液位传感器与所述排水控制装置连接。

所述柔性连接件为具有弹性拉力的拉绳，所述拉绳在受力时可被拉伸。

飞艇周向设有若干监控设备，且所述监控设备与所述吊舱内的操作机构相连接，能够实时获取周围的空间情况，并将数据影像发送至操作机构。

所述吊舱内设有加速度计以及高度计用于提供飞艇飞行高度和高度变化信息。

本发明的有益效果：采用氢氧燃料电池作为飞艇动力系统，其在工作状态下会生成水，每消耗一千克的氢气可以产生九千克的水，利用收集的水的重量，可以有效地平衡飞艇的浮力，控制飞艇的飞行高度，使得飞艇航程增大。这个特点和现有使用燃油做能源的飞艇不同，现有飞艇随着燃料的消耗，飞艇质量变小，使得对飞艇飞行高度的控制越来越难。利用设置的缓冲气囊部分，在内部气体压力增大时膨胀，而在内部气体压力减小时收缩，从而使得飞艇气囊具有一定的气压调节能力，使得飞艇的飞行高度范围变大。利用氢氧燃料电池生成的水压舱，可以调节飞艇的重心，控制飞行高度和飞艇的升降，从而省去现有飞艇主气囊内设置的副气囊，大大减小整个气囊的体积，从而提高飞艇的抗风能力和减小飞行阻力。所述吊舱设置在气囊底部的缓冲囊体部分在第一复位状态形成的凹陷空间中，从而消除了现有飞艇吊舱设置在气囊外底部飞行时受到的阻力，提高飞艇的飞行速度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的缓冲气囊的收拢的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

如图所示，本发明提供一种大型或超大型紧凑的硬式或半硬式高速大航程飞艇，其包括气囊1，里面充氦气或者氦气和氢气的混合气体以提供升力，现代飞艇的气囊由涤纶、聚脂纤维、迈拉等人造材料织成，可有效的防止氦气的泄漏，并具有很长的使用时间。

所述气囊底部内侧设置吊舱4，所述飞艇后端适当位置设置有飞行控制和推进装置，所述吊舱内设置有为推进装置和其他设备提供动力的动力系统，所述动力系统为氢氧燃料电池组，氢气以液态形式储存于燃料箱中，燃料箱设置在吊舱内合适的位置，吊舱内设置空气净化和压缩设备用于给燃料电池提供干净的空气。吊舱内设有用于储存燃料电池产生的水的若干个液体容腔（水箱），所述氢氧燃料电池的出水口与水箱通过管道相连。每消耗一千克燃料氢可以产生九千克的水。氢氧燃料电池产生的水储存于水箱中，增大飞艇重量。在水箱的任意侧壁上设有可控的排水装置。所述吊舱内设置有高度计和加速度计，通过在水箱中储水和排水操作精确控制飞艇的飞行高度，通过储存过量的水实现飞艇降落。所述气囊内由至少比空气轻的第一气体填充，且所述飞艇完全由气囊提供飞艇浮力，所述气囊内部设有若干弹性连接件，所述弹性连接件将所述气囊的部分囊体向内拉回使得气囊体积减小形成活动的气囊缓冲部分，所述弹性连接件在气囊内部压力为正常值时，气囊的缓冲部分向内凹陷形成复位的第一状态，在气囊内部压力增大时，气囊的缓冲部分向外膨胀导致拉伸的第二状态。

所述气囊的缓冲部分设置在气囊底部的中间部分，且所述囊体的拉持部通过弹性连接件和维持气囊形状的骨架相连，在所述弹性连接件的拉持下所述缓冲囊体部分向内凹陷形成复位的第一状态。

所述弹性连接件适于在气囊内部压力减小时，向内拉回缓冲部分的囊体，减小整个气囊的体积；在气囊内部压力增大时，拉伸释放该收拢的囊体，扩大整个气囊的体积，从而使得气囊具有一定的调节气压的能力。

所述吊舱安置于气囊底部缓冲囊体部分在第一复位状态形成的凹陷空间内，整个飞艇外部具有流线外形，有效减小飞艇的飞行阻力。

在吊舱内设置若干液体容腔，该液体容腔用于储存动力系统生成的水，用来调整整个飞艇的飞行重心，控制飞艇的飞行高度以及升降，液体容腔设置若干排水装置，通过设置在液体容腔内的若干用于检测水位的液位传感器，实时监测液体容腔内的水的液面，调整飞艇重心。

所述气囊前端设有头锥压条2，所述头锥压条是从飞艇的前端呈辐射状延伸的支撑条，可以起到加固飞艇的前锥头，还可以形成符合空气动力学的锥头形状，防止锥头在飞艇前进时凹陷。

其后端设置飞行控制翼面和推进装置5，包括十字或x尾翼、推进螺旋桨等设备。

所述气囊内由至少比空气轻的第一气体部分填充，且所述飞艇完全由气囊提供浮力，所述气囊内设有若干弹性连接件，所述弹性连接件将所述气囊的部分囊体收拢形成缓冲气囊部分，所述弹性连接件具有在气囊内部压力增大时，缓冲气囊部分向外膨胀导致拉伸的第二状态和在气囊内部压力变小时，缓冲气囊部分向内收回形成复位的第一状态。

所述氢氧燃料电池动力系统所需的氢气来源于氢气燃料箱，所需氧气通过空气压缩和过滤设备直接从外部空气获取。

气囊内设有气压计，还设有控制阀门，可以在内部压力超标时进行释放，确保飞艇飞行的安全。

所述气囊上设有可收缩的缓冲气囊部分6，该缓冲气囊部分6与气囊是一整体，缓冲气囊部分处于第二状态时，气囊具有最大体积，通过设置多根弹性连接件3拉持该缓冲囊体部分，将其收拢，从而改变整个气囊的体积。在气囊内部压力变大时，气体会逐渐将缓冲气囊撑开，使得整个气囊处于体积最大状态，从而使得在气囊内气压较高的情况下，不会撑爆气囊，而在内部压力变小时，又会由于弹性连接件的恢复力，将其向内拉回，呈现缓冲气囊收拢的第一复位状态，利用若干弹性连接件拉持囊体的外壁，可以实现对整个气囊的体积的自动调节。

所述缓冲囊体部分的外壁由若干弹性连接件拉持，所述弹性连接件适于在气囊内部压力减小时，收拢该囊体的外壁，减小整个气囊的体积，即在内部压力较小时，气囊上的缓冲气囊会由于弹性连接件的拉力的作用，向内凹陷。

而在气囊内部压力增大时，内部填充的气体会向外膨胀，从而克服弹性连接件的拉力，使得缓冲气囊部分向外膨胀，增大了整个气囊的体积，有效地避免了外部压力变化导致内部气体的膨胀引发气囊破损现象的出现。

所述气囊内填充氦气或氦气与氢气的混合气体，混合体积比以在空气中不能点燃为限。

所述柔性连接件为具有弹性拉力的拉绳，所述拉绳在受力时可被拉伸。

所述气囊包括上半部分和下半部分，所述上半部分与所述下半部分都包括圆弧状凸起，并且所述上半部分的圆弧状凸起高度大于所述下半部分的圆弧状凸起高度，艇体的上半部分圆弧状凸起的高度大于下半部分圆弧状凸起高度，采用这样的正弯的型面设计，有助于增加飞艇的型面升力。

所述气囊底部设有凹面，所述吊舱置于该凹面内，且吊舱的底面与气囊的流行性底部相适配，即将吊舱整个置于缓冲气囊部分处于第一复位状态时向内形成的凹陷空间内。当缓冲气囊部分处于向外膨胀的第二状态时，其形状要求和吊舱适配，整个飞艇形状呈流线型，此时活动的缓冲囊体部分以及吊舱底部贴合在一层囊体上，这层囊体的作用是当缓冲气囊部分处于第一复位状态时，使得整个飞艇外形保持完整的流线形，可以有效地降低飞艇的阻力，这层囊体上设置若干阀门和气孔与外界连通，供动力系统和吊舱内部获取空气。同时为了获取周围的环境信息，在飞艇周向设有若干监控设备，且所述监控设备与所述吊舱内的操作机构相连接，实时获取周围的空间情况，并将数据发送至操作机构。以便进行操作。

所述吊舱设有缓冲气囊部分，所述可以活动的缓冲气囊部分与气囊主体部分成一体，且所述缓冲气囊的囊壁通过若干弹性连接件与气囊内的骨架相连接，所述缓冲气囊在气囊内部压力变小时，由所述弹性连接件提供拉力使其向内凹陷。也就是说将缓冲气囊部分作为活动的部件，其在内部压力变化时会被内部的气体压力撑开或被弹性连接件拉回。

而所述硬式或半硬式飞艇的气囊内设有骨架，所述骨架将所述气囊撑开使得飞艇外形成流线形，且所述缓冲气囊设置在气囊的底部，且不被所述骨架所限位，即骨架将整个气囊支撑并形成流线形的结构，而缓冲气囊部分虽然与气囊一体连通设置，但是缓冲气囊部分不与骨架固定连接，仅仅通过若干弹性连接件将其囊体拉住，利用弹性连接件将缓冲气囊向内拉回，而在内部压力变大时，其会克服弹性连接件的拉力，使缓冲气囊膨胀，从而减小气囊内的气压。对应于可以活动的缓冲气囊部分的外部设置一层囊体使得整个飞艇成完整的流线形，该层囊体将吊舱包覆在内部，并且当缓冲气囊部分处于膨胀的第二状态时，缓冲气囊部分以及吊舱底部和该层囊体接触。该层囊体上开若干孔和外界空气联通，另外该层囊体上开若干个门，人员和货物通过这些门从外部进入吊舱或者从吊舱到外部。

所述吊舱内设有加速度计以及高度计，通过高度计获取飞艇飞行高度的信息，通过加速度计来实时获得飞艇在垂直方向的运动状态，通过液体容腔储水和排水，来调整飞艇的重心和控制飞行的高度。

实施例不应视为对本发明的限制，任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。