[发明专利]一种高空气球搭载与放飞太阳能飞行器的系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于无人机技术领域，涉及一种高空气球搭载与放飞太阳能飞行器的系统和方法。

背景技术.

临近空间一般是指距地面20-100km高度的空间区域，是跨接航空与航天的新兴战略空间。平流层是临近空间的重要组成部分发展平流层飞行器，对于建设空天一体的安全体系意义重大。高空气球主要用于将探空仪器携带到高空，以便进行温度、压力、湿度和风等气象要素的探测，也可以携带设备完成信号中继、科学实验、军情监测等任务。高空气球是研究平流层的重要工具，特别是对气象学发展和高空飞行器的设计起到了重要作用。

太阳能飞行器是典型的平流层飞行器，利用平流层特殊的环境特征，基于能源、材料、推进、控制等先进技术，实现在持久飞行，在信息获取、信息对抗方面具有独特优势。安全成功进入平流层是太阳能飞行器飞行试验工作的第一步，是实现长期持久飞行关键技术验证的前提。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种太阳能飞行器安全进入平流层的系统和方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高空气球搭载与放飞太阳能飞行器的系统和方法。

一种高空气球搭载与放飞太阳能飞行器的系统，包括放置于地面的地面站和依次顺序连接的高空气球、万向节、第一爆破解锁装置、降落伞、柔性连接装置、设备吊舱、第二爆破解锁装置和太阳能飞行器；

所述设备吊的组成构件包括外层的壳体和内层的保温层，保温层内部固定温度监控模块、卫星信号处理模块、数传电台、图传发射机、广角相机、主控制器和电源；

所述壳体和保温层在同一方向上有一窗口，便于广角相机穿过窗口后进行外部观测；

电源用于向温度监控模块、卫星信号处理模块、数传电台、图传发射机和主控制器供电；

温度监控模块用于监测设备吊舱的内外温度，并反馈到主控制器；

卫星信号处理模块用于测量设备吊舱在空间中的位置和高度，并反馈到主控制器；

主控制器用于测量设备吊舱的升降速度和加速度以及汇总设备吊舱的温度、位置和高度，将上述数据传达给数传电台；同时控制第一爆破解锁装置和第二爆破解锁装置的爆破；

数传电台用于将接收到的主控制器信息传达给地面站，以及接收地面站的操控指令并将操作指令传达给主控制器，所述操作指令为第一爆破解锁装置和第二爆破解锁装置的爆破指令；

广角相机用于拍摄太阳能飞行器上升过程中的实时影像，并将其传达给图传发射机；

图传发射机用于将广角相机拍摄的太阳能飞行器的实时影像通过无线电传给地面站；

所述地面站用于接收设备吊舱和太阳能飞行器的数据信息、接收和显示太阳能飞行器的实时影像以及操控太阳能飞行器。

优选地，所述柔性连接装置为绳索。

进一步，所述太阳能飞行器为双机身飞行器，太阳能飞行器的两个机身通过四根吊绳水平吊挂在设备吊舱的下面；

其中，四根吊绳的一端固连在设备吊舱下面，另一端分别穿过太阳能飞行器机身上的四个吊环后汇集在一起，然后固连第二爆破解锁装置。

进一步，保温层的制作材料为PVC泡沫，壳体的制作材料为聚乙烯泡沫。

基于上述高空气球搭载与放飞太阳能飞行器系统进行太阳能飞行器搭载与放飞的方法，包括如下步骤：

S1，使用高空气球将太阳能飞行器以及设备吊舱搭载上升到预定高度；

S2，第二爆破解锁装置爆破，将设备吊舱和太阳能飞行器分离；太阳能飞行器分离后，高空气球携带设备吊舱继续上升；

S3，地面站操控太阳能飞行器转入飞行巡航；

S4，第一爆破解锁装置爆破，将高空气球和设备吊舱间分离；

S5，设备吊舱通过降落伞进行回收。

本发明通过高空气球搭载太阳能飞行器可以减小对流层风对太阳能飞行器的影响，从而使其安全可靠地过渡到平流层；整个搭载放飞系统使用的绳索、降落伞、万向节等结构均为简易可靠的物品，使本方面搭载放飞系统具有构造简单、成本低廉的优点。而且高空气球载重量大，可以长时间滞空，同时设备吊舱可以与地面站实时通讯，并且能将太阳能飞行器上升过程中的影像实时传输到地面站以供地面指挥人员参考和决策，在稳定搭载太阳能飞行器上升至邻近空间方面具有独特优势。

附图说明

图1为本发明高空气球搭载与放飞太阳能飞行器的系统的结构示意图。

图2为本发明设备吊舱的结构示意图。

图3为本发明设备吊舱的内部设备原理图。

图4为本发明太阳能飞行器搭载与放飞的方法流程图。

具体实施方式