[发明专利]内置龙骨的加筋平流层飞艇

说明书

本发明涉及一种内置龙骨的加筋平流层飞艇，其主要由刚性桁架支撑龙骨、飞艇囊体、太阳能电池组件、储能电池、动力推进系统和航电系统组成，飞艇囊体由鼓包式蒙皮形成，鼓包式蒙皮设有多个带条形鼓包，每个带条形鼓包沿平流层飞艇的长度方向设置，多个带条形鼓包沿飞艇外周环形排列。本发明的一种内置龙骨的加筋平流层飞艇可以降低蒙皮的曲率半径，大幅减小飞艇的蒙皮因压力引起的应力载荷，使蒙皮能长时间承受超压状态，为飞艇尺寸的增大提供了可能。

技术领域

本发明涉及飞行器浮空器领域，特别涉及一种内置龙骨的加筋平流层飞艇。

背景技术

平流层飞艇驻留空域处于20km以上，此高度处的空气密度是海平面大气的二十分之一，一般而言，平流层飞艇体积巨大才能提供足够的浮力承载自身结构重量及载荷设备等负载。巨大的体积也使得飞艇的强度对所承受的压力载荷因环境变化而十分敏感，即较小的环境因素变化导致应力大幅增加，飞艇的强度受到极大挑战。

根据工程力学原理，旋成体外形的平流层飞艇的最大应力与飞艇环向横截面最大的曲率半径相关，随着平流层飞艇尺寸增大，所述最大曲率半径增大，导致蒙皮承受的应力载荷大幅增加，在现有高强蒙皮材料的极限强度条件下，艇体的尺寸受到了限制，难以突破更大尺寸满足大负载要求等任务需求，更进一步的，轻质高强材料的研制属于基础领域，难以短时间突破。因此如何在现有材料的基础上实现飞艇尺寸的大幅增大，是现在的技术研究热点。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，本发明从影响应力载荷的因素入手，通过限制曲率半径增幅这一角度对技术进行突破，提供了一种在艇体横截面上具有小曲率半径的大型平流层飞艇。

本发明涉及一种内置龙骨的加筋平流层飞艇，其主要由刚性桁架支撑龙骨、飞艇囊体、太阳能电池、储能电池、动力推进系统和航电系统组成，飞艇囊体由鼓包式蒙皮形成，鼓包式蒙皮上设有多个带条形鼓包，每个带条形鼓包沿平流层飞艇的长度方向设置，多个带条形鼓包沿飞艇外周环形排列。

优选，平流层飞艇还包括多个加强筋绳，每个加强筋绳均沿平流层飞艇的长度方向设置，且贴合设置于鼓包式蒙皮的外表面的相邻两个带条形鼓包之间，多个加强筋绳的两端分别汇集连接于刚性桁架支撑龙骨的两端。

优选，飞艇囊体整体呈梭形，并于梭形的两端形成鼻锥和尾锥；平流层飞艇还设有鼻锥处接口转接件和尾锥处接口转接件，桁架支撑龙骨在飞艇囊体的鼻锥处和尾锥处分别贯穿鼓包式蒙皮，并通过鼻锥处接口转接件和尾锥处接口转接件与鼓包式蒙皮密封固定。

多个加强筋绳的两端分别通过鼻锥处接口转接件和尾锥处接口转接件连接在刚性桁架支撑龙骨上。

优选，飞艇囊体内的桁架支撑龙骨的中部位置设有载荷能源舱转接接口，载荷能源舱转接接口上连接有载荷能源舱。

优选，鼓包式蒙皮为聚乙烯薄膜、多层复合薄膜、涂层织物或层压织物中的一种。

优选，加强筋绳为超高模高分子量聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双口恶唑纤维、聚芳酯纤维或芳纶纤维中的一种。

优选，桁架支撑龙骨包括桁架和铝合金接头，桁架为碳纤维桁架或轻质合金桁架。

优选，桁架支撑龙骨对应飞艇囊体的鼻锥处和尾锥处分别设有鼻锥密封转接接口和尾锥密封转接接口，鼻锥密封转接接口和尾锥密封转接接口分别与鼻锥接口转接件和尾锥接口转接件连接。

桁架支撑龙骨上飞艇囊体外还设有太阳能电池组件转接接口和动力推进系统转接接口，太阳能电池组件转接接口与太阳能电池组件连接，动力推进系统转接接口与动力推进系统连接。

优选，每个带条形鼓包的曲率半径沿该加强筋绳的母线方向呈固定或者动态变化。

优选，多个带条形鼓包的个数为30～50个。

本发明的优点在于：