临近空间容积可变悬空平台系统的制作方法

本发明涉及的是一种临近空间飞行器技术领域的悬空平台系统，特征是一种既可以高速机动又可以长期悬浮临近空间容积可变悬空平台系统。

背景技术：

临近空间是指介于普通航空飞行器最高飞行高度和天基卫星最低轨道高度之间的空域。天基卫星的最低轨道约为200km，航空飞机的最大飞行高度约为20km。由于100km以下为临近空间飞行器的主要活动区域，我国一般定义临近空间为离地球表面约20-120km的空域，美军定义为20-100km的空域。临近空间的自然环境十分严酷，它空气稀薄、气温极低，还有严重的臭氧腐蚀和强烈的紫外线破坏，但气象状况不如航空空间复杂，雷暴闪电较少，也没有云、雨和大气湍流现象；它比太空低很多，到达那里的难度、费用和风险小得多；同时，它比“天空”又高很多，对于情报收集、侦察监视、通信保障以及对空对地作战等，都有很好的前景和潜力。

临近空间飞行器，是指飞行在临近空间执行特定任务的一种飞行器，既比卫星提供更多更精确的信息(相对于某一特定区域)，并节省使用卫星的费用，又比通常的航空器减少遭地面敌人攻击的机会；临近空间飞行器能快速飞行在敌方战区上空而不易被敌方防空监视系统发现，从而为作战指挥官提供不间断的监视情报，以增强其对战场情况的了解能力。部署这种高空飞行器，成本低、时间快，适合现代战争的需求。其搭载合理武器后针对低空、地面和海上目标，具有降维打击的优势。临近空间飞行器在区域情报搜集、监视、侦察、通信中继、导航和电子战等军事应用方面均显出独特的优势，甚至可作为电子干扰和对抗平台，对来袭飞机和导弹等目标实施攻防对抗。在民用领域，也可以作为空间科学研究、城市应急管理、移动通讯、导航和特种环境测试领域的载体。但是在现有的技术中，临近空间飞行器的容积都是不可变的，在高空时飞行器内外压差较大，容易导致飞行器损坏。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出一种临近空间容积可变悬空平台系统，其容积可以随着飞行高度的变化而变化。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括轻质蒙皮、前翼、后翼、弹性支撑、姿态驱动机构、浮力调整机构；轻质蒙皮为平台系统的外皮装置，弹性支撑为平台系统内部沿周向支架装置，轻质蒙皮布置在所述弹性支撑上；前翼、后翼分别布置在平台系统的前后端；姿态驱动机构布置在平台系统的外周，用于平台系统的姿态调整；浮力调整机构布置在平台系统的内部，用于缩放平台系统的容积；平台系统为大长径比结构，前后端均为锥形结构；平台系统的内部压力与环境压力一致。

进一步地，在本发明中，前翼、后翼在平台系统的前后端均对称布置。

更进一步地，在本发明中，姿态驱动机构为多个且对称布置在平台系统的外壁，所述姿态驱动机构由陀螺仪支架、螺旋桨电机、姿态驱动螺旋桨构成，陀螺仪支架与平台系统的外壁相连接，螺旋桨电机布置在陀螺仪支架上，姿态驱动螺旋桨布置在螺旋桨电机上。

更进一步地，在本发明中，姿态驱动螺旋桨的顶部迎风侧为锯齿结构，螺旋桨电机为高速可控电机。

更进一步地，在本发明中，浮力调整机构包括浮力调整电机、浮力调整轴、旋转轴、浮力调整拉锁，浮力调整电机布置在平台系统的内部中间部位，浮力调整轴贯穿整个平台系统并与浮力调整电机相连接，旋转轴布置在浮力调整轴上；浮力调整拉锁的一端与旋转轴相连接，另一端与弹性支撑相连接。

更进一步地，在本发明中，旋转轴的个数与弹性支撑的个数相对应，所述旋转轴的轴径与弹性支撑周长成等比例变化。

更进一步地，在本发明中，平台系统内部为氦气。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果为：本发明容积可变，可以实现系统与环境始终等压；本发明采用大长径比，可以彻底解决蒙皮布料的强度瓶颈问题；本发明既可以高速机动，又可以长期悬浮。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为1的局部放大图；

图3为图1的俯视图；

图4为3的局部放大图；

图5为本发明实施例1的弹性支撑结构示意图；

图6为本发明实施例1的内部结构示意图；

图7为图6的局部放大图；

图8为本发明实施例1在高空时横截面的结构示意图；

图9为本发明实施例1在低空时横截面的结构示意图；

图10为图9的局部放大图；

图11为本发明实施例1的姿态驱动机构结构示意图；

图12为图11的侧视图；

图13为图12的局部放大图；

其中：1、轻质蒙皮，2、前翼，3、后翼，4、陀螺仪支架，5、弹性支撑，6、浮力调整电机，7、浮力调整轴，8、旋转轴，9、浮力调整拉锁，10、第一陀螺仪电机，11、第二陀螺仪电机，12、螺旋桨电机，13、姿态驱动螺旋桨、14、螺旋桨电机旋转支架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

具体实施例图1至图13所示，本发明包括轻质蒙皮1、前翼2、后翼3、陀螺仪支架4、弹性支撑5、浮力调整电机6、浮力调整轴7、旋转轴8、浮力调整拉锁9、第一陀螺仪电机10、第二陀螺仪电机11、螺旋桨电机12、姿态驱动螺旋桨13、螺旋桨电机旋转支架14，弹性支撑5为碳纤维结构；轻质蒙皮1为平台系统的外皮装置，弹性支撑5为平台系统内部沿周向支架装置，轻质蒙皮1布置在弹性支撑5上；两个前翼2布置在平台系统的前端，四个后翼3布置在平台系统的后端，两个前翼2、四个后翼3在平台系统的前后端均对称布置；整个平台系统为大长径比结构，前后端均为锥形结构；姿态驱动机构由陀螺仪支架4、螺旋桨电机12、姿态驱动螺旋桨13构成，第一陀螺仪电机10布置在陀螺仪支架4的内侧端，陀螺仪支架4通过第一陀螺仪电机10与平台系统的外壁相连接，第二陀螺仪电机11、螺旋桨电机旋转支架14均布置在陀螺仪支架4的外侧端，螺旋桨电机12通过螺旋桨电机旋转支架14与第二陀螺仪电机11相连接，姿态驱动螺旋桨13布置在螺旋桨电机12上，姿态驱动螺旋桨13的顶部迎风侧为锯齿结构，螺旋桨电机12为高速永磁电机，四个姿态驱动机构在平台系统的外壁对称布置；浮力调整机构由浮力调整电机6、浮力调整轴7、旋转轴8、浮力调整拉锁9构成，浮力调整电机6布置在平台系统的内部中间部位，浮力调整轴7贯穿整个平台系统并与浮力调整电机6相连接，旋转轴8布置在浮力调整轴7上；浮力调整拉锁9的一端与旋转轴8相连接，另一端与弹性支撑5相连接；旋转轴8的个数与弹性支撑5的个数相对应，旋转轴8的轴径与弹性支撑5周长成等比例变化。

在本发明的实施过程中，当平台系统处于低空时，平台系统的外部环境压力较大，此时控制浮力调整电机6顺时针旋转，浮力调整电机6带动浮力调整轴7、旋转轴8一起顺时针旋转，同时，旋转轴8带动浮力调整拉锁9的一端沿旋转轴8顺时针旋转，浮力调整拉锁9的另一端向里拉弹性支撑5，整个平台系统的容积变小，内部压力变大；当平台系统的内部压力与外部环境压力相等时，控制浮力调整电机6停止旋转。当平台系统处于低空时，平台系统的外部环境压力较小，此时控制浮力调整电机6逆时针旋转，浮力调整电机6带动浮力调整轴7、旋转轴8一起逆时针旋转，浮力调整拉锁9变的松弛后，由于平台系统内部压力大于外部环境压力，在内外压差的作用下，轻质蒙皮1带动弹性支撑5向外扩展，使平台系统的容积变大；当平台系统的内部压力与外部环境压力相等时，控制浮力调整电机6停止旋转。本发明整个平台系统的容积可变，可以实现系统与环境始终等压。

实施例2

在实施例1中，姿态驱动机构主要由螺旋桨电机12和姿态驱动螺旋桨13驱动构成；在本实施例中，它们可以由某种喷气式动力装置替代。

在实施例1中，浮力调整机构由浮力调整电机6、浮力调整轴7、旋转轴8、浮力调整拉锁9构成，此机构为旋转拉动机构；在本实施例中，它们可以液压伸缩装置替代，通过液压装置带动弹性支撑5运动。

在实施例1中，姿态驱动机构有四个；在本实施例中，可以布置八个。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。