一种无人飞艇的制作方法

本发明属于航空飞行器设计与装备制造领域，尤其涉及一种无人飞艇。

背景技术：

1、飞行在12km-20km的无人飞艇，由于其飞行高度高，可实现高载荷等特点，搭配适宜的动力组合，可实现超长时间续航，因而在通讯、信息对抗、天气环境监测等领域有广泛的应用前景。

2、随着以钙钛矿为代表的太阳能板效率提高、制造成本不断下降，以及飞艇有比较大的太阳能板安装面积，使得以太阳能作为轻载荷无人飞艇的自主飞行能源成为可能。近年来氢燃料电池系统也朝着高功率和轻量化方向发展。以铝质内胆，碳钎维缠绕层作为高压压力容器的轻质高压储氢压力容器、轻量化高功率的氢燃料电池系统技术的日趋成熟，使得以氢能-太阳能组合作为支撑高载荷无人飞艇能源供应模式成为可能。此外，氢、氦的体积密度低，氢的单位质量能量密度高、清洁低碳，氢也非常适合作为无人飞艇燃料。可见，支撑发展以太阳能，或太阳能+氢能的无人飞艇的技术已经成熟。

3、发展无人飞艇还存在以下问题：若以氦气作为飞艇充注气体，成本太高，且资源受限；以氢气作为飞艇充注气体资源丰富、容易获取、经济性好，但由于氢气分子小，对于很多种轻质飞艇结构材料都有相对高的氢渗透损失，导致飞艇久航时飞行过程中氢气流失，飞艇浮力下降，不能支撑无人飞艇的久航时飞行；飞艇在天空经过长时间飞行，出现飞艇带载设备需要地面维修、维护、更换问题，现飞艇在需要其降落时，控制降落比较困难等。

技术实现思路

1、为解决久航时无人飞艇存在的上述问题，本发明提供一种无人飞艇。

2、本发明的一种无人飞艇，包括上安装支架和下安装支架，在上安装支架和下安装支架之间装配的柔性轻质气球和高压储氢压力容器；多个高压储氢压力容器形成一个筒状的立体结构，柔性轻质气球布置在筒状立体结构内部空间。在高压储氢压力容器上安装有旋翼驱动器安装支架，旋翼驱动器安装支架上安装多个旋翼驱动器，以及套装有裙帆。

3、柔性轻质气球包含气球球体和通过安装连接头依次连接的自控充氢阀一、自控放氢阀一、氢气压力传感器一和氢气转移泵。

4、高压储氢压力容器包含安装在储氢容器上的自控瓶口阀，与自控瓶口阀连接的自控充氢阀二，自控放氢阀二和氢气压力传感器二。

5、全部高压储氢压力容器的自控充氢阀二先串联后，再与柔性轻质气球的氢气转移泵连接。

6、下安装支架上安装有氢燃料电池系统、锂电池储能组件、飞艇飞行控制系统、压缩空气供气系统。

7、进一步的，上安装支架上布设太阳能电池板。

8、进一步的，柔性轻质气球的气球球体包括球壳和内覆铝膜。

9、进一步的，高压储氢压力容器的瓶体为双层结构，包含内衬铝内胆，和外部缠绕的高强度碳纤维缠绕层。

10、进一步的，高压储氢压力容器的瓶体外布置旋翼驱动器安装支架连接环。

11、进一步的，上安装支架包括支撑连接板，在支撑连接板上布设高压储氢压力容器连接孔和柔性轻质气球连接孔；下安装支架和上安装支架结构相同。

12、进一步的，通过氢气压力传感器一检测柔性轻质气球内的氢气压力，并通过高压储氢压力容器上的自控充氢阀二向柔性轻质气球补氢，维持柔性轻质气球的设计浮力，维持飞艇的久航时飞行；

13、通过氢气转移泵，将柔性轻质气球球体内氢气转移到高压储氢压力容器内时，通过控制柔性轻质气球球体内氢量，控制柔性轻质气球的浮力，从而控制飞艇的降落。

14、进一步的，旋翼驱动器安装支架包含旋翼驱动器安装臂、旋翼驱动器安装座、旋翼驱动器安装座连接杆和裙帆安装臂。

15、进一步的，裙帆中部设有高压储氢压力容器套装孔，四周设有旋翼驱动器安装座套装孔，裙帆与旋翼驱动器安装支架和高压储氢压力容器套装装配形成无漏风的完整风帆面。

16、本发明的有益技术效果为：

17、(1)本发明充分利用了旋翼驱动器高速旋转时驱动空气向下运动时，在裙帆的上表面形成的空气负压，形成向上的对裙帆的推动力，因而飞艇获得额外的辅助向上推动力。有助于增加飞艇有效载荷。

18、(2)本发明借助储氢压力容器向气球补充渗透损失的氢，维持气球的浮力，实现了飞艇的久航时飞行；将气球内氢转移到储氢压力容器，通过降低气球的浮力，实现了飞艇的可控降落。

19、(3)本发明所述飞艇的“筒状”结构设计合理，通过改变“筒状”结构的体积，改变气球的浮力，既可以实现轻载荷的无人飞艇的久航时飞行，也可以实现重载荷的无人飞艇的久航时飞行。

20、(4)由于本发明的飞艇可以用于安装太阳能板的面积大，可以实现太阳能供能的轻载荷无人飞艇的久航时飞行，有广泛的商业应用前景。

21、(5)本发明可以以太阳能+氢能的能源供应方式，可以实现重载荷、高能耗的无人飞艇的久航时飞行。也有广泛的商业应用前景。

22、(6)本发明采用氢气替代氦气作为飞艇充气气体，经济性好，气球充填气体的资源保障性好。

23、(7)本发明以刚性和有较好承力结构的高压储氢压力容器作为飞艇的主支撑结构，其它设备围绕主支撑结构设计。结构合理、承力能力强，结构稳定。

技术特征：

1.一种无人飞艇，其特征在于，包括上安装支架(1)和下安装支架(4)，在上安装支架(1)和下安装支架(4)之间装配的柔性轻质气球(2)和高压储氢压力容器(3)；多个高压储氢压力容器(3)形成一个筒状的立体结构，柔性轻质气球(2)布置在筒状立体结构内部空间；在高压储氢压力容器(3)上安装有旋翼驱动器安装支架(9)，旋翼驱动器安装支架(9)上安装多个旋翼驱动器(10)，以及套装有裙帆(11)；

2.根据权利要求1所述的一种无人飞艇，其特征在于，所述上安装支架(1)上布设太阳能电池板(12)。

3.根据权利要求1所述的一种无人飞艇，其特征在于，所述柔性轻质气球(2)的气球球体包括球壳(21)和内覆铝膜(22)。

4.根据权利要求1所述的一种无人飞艇，其特征在于，所述高压储氢压力容器(3)的瓶体为双层结构，包含内衬铝内胆(31)，和外部缠绕的高强度碳纤维缠绕层(32)。

5.根据权利要求1所述的一种无人飞艇，其特征在于，所述高压储氢压力容器(3)的瓶体外布置旋翼驱动器安装支架连接环(37)。

6.根据权利要求1所述的一种无人飞艇，其特征在于，所述上安装支架(1)包括支撑连接板(101)，在支撑连接板(101)上布设高压储氢压力容器连接孔(102)和柔性轻质气球连接孔(103)；下安装支架(4)和上安装支架(1)结构相同。

7.根据权利要求1所述的一种无人飞艇，其特征在于，通过氢气压力传感器一(26)检测柔性轻质气球(2)内的氢气压力，并通过高压储氢压力容器(3)上的自控充氢阀二(34)向柔性轻质气球(2)补氢，维持柔性轻质气球(2)的设计浮力，维持飞艇的久航时飞行；

8.根据权利要求1所述的一种无人飞艇，其特征在于，所述旋翼驱动器安装支架(9)包含旋翼驱动器安装臂(91)、旋翼驱动器安装座(92)、旋翼驱动器安装座连接杆(93)和裙帆安装臂(94)。

9.根据权利要求1所述的一种无人飞艇，其特征在于，所述裙帆(11)中部设有高压储氢压力容器套装孔(112)，四周设有旋翼驱动器安装座套装孔(111)，裙帆(11)与旋翼驱动器安装支架(9)和高压储氢压力容器(3)套装装配形成无漏风的完整风帆面。

技术总结本发明公开了一种无人飞艇，包括上安装支架和下安装支架，在上安装支架和下安装支架之间装配柔性轻质气球和高压储氢压力容器形成一个具有筒状的立体结构，柔性轻质气球布置在筒状立体结构内部；在高压储氢压力容器上安装有旋翼驱动器安装支架，旋翼驱动器安装支架上安装多个旋翼驱动器，以及套装有裙帆；全部高压储氢压力容器的自控充氢阀二先串联后，再与柔性轻质气球的氢气转移泵连接；上安装支架上布设太阳能电池板。本发明可以超长时间续航，飞行安全，降落和起飞方便控制。技术研发人员：罗德礼受保护的技术使用者：绵阳科大久创科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2