[发明专利]平流层飞艇离子风电推进装置

说明书

本发明公开了平流层飞艇离子风电推进装置，涉及临近空间低速飞行器动力技术领域，能够让平流层飞艇在飞行高度超过20km，低于50km的高度，平稳的飞行。本发明包括：圆形导引扇、圆形电晕扇、第一支撑轴、隔离环、导线线缆。圆形导引扇和圆形电晕扇的轴心位置分别与第一支撑轴的两端垂直连接，第一支撑轴外围套着隔离环，隔离环安装在圆形导引扇和圆形电晕扇之间，圆形导引扇和圆形电晕扇共同连接导线线缆。本发明避免了螺旋桨在高空大气稀薄的情况下，推力较弱的缺点，受大气风场影响小，更适用于平流层风场环境，从而能实现20km以上高空平稳的飞行。

技术领域

本发明涉及临近空间低速飞行器动力技术领域，尤其涉及平流层飞艇离子风电推进装置。

背景技术

以平流层飞艇为代表的临近空间低速飞行器具有连续探测时间长、安全性高、探测覆盖范围广等优势，在军用和民用上均有广阔的应用前景。平流层飞艇主要依靠飞艇浮力升空，由动力装置抵消空气阻力，实现飞艇的长期飞行和定点控制。目前在国内外的平流层飞艇动力系统设计中，一般考虑太阳能电池、电动机和螺旋桨的组合。为了面向临近空间低雷诺数大气风场流动环境，平流层飞艇螺旋桨多采用大桨径的高空螺旋桨设计。在20km高度，高空螺旋桨的典型桨径为10m左右。随着高度进一步增加至20km以上，大气密度将逐步下降至1至2个量级，高空螺旋桨推力同步下降，此时桨径的增加对推力提升效果微弱，因而限制了平流层飞艇高度。目前平流层飞艇高度多在15km至20km，受到对流层边缘天气效应影响，降低了其安全性和探测范围，无法充分发挥平流层的高度优势。

综上,现有技术中缺乏飞行高度超过20km,能够稳定飞行的飞艇。

发明内容

本发明提供了平流层飞艇离子风电推进装置，能够在飞行高度超过20km，低于50km的高度，平稳的飞行。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

平流层飞艇离子风电推进装置，其包括：圆形导引扇、圆形电晕扇、第一支撑轴、隔离环、导线线缆。

圆形导引扇和圆形电晕扇的轴心位置分别与第一支撑轴的两端垂直连接，第一支撑轴外围套着隔离环，隔离环安装在圆形导引扇和圆形电晕扇之间，圆形导引扇和圆形电晕扇共同连接导线线缆。

进一步的，圆形导引扇包括：导引扇外环、导引扇导杆、导引扇支撑杆、导引扇丝线、导引扇内环。

进一步的，圆形导引扇圆心处设置导引扇内环，导引扇内环通过导引扇支撑杆和导引扇外环连接，导引扇支撑杆沿圆形导引扇的径向安装。

导引扇支撑杆之间设置导引扇导杆，导引扇导杆沿圆形导引扇的径向安装，并连接导引扇内环和导引线外环。圆形导引扇沿周向均匀安装导引扇丝线，导引扇丝线连接导引扇导杆。

圆形电晕扇包括：电晕扇外环、电晕扇导杆、电晕扇支撑杆、电晕扇丝线、电晕扇内环。

圆形电晕扇圆心处设置电晕扇内环，电晕扇内环通过电晕扇支撑杆和电晕扇外环连接，电晕扇支撑杆沿圆形电晕扇的径向安装。

电晕扇支撑杆之间设置电晕扇导杆，电晕扇导杆沿圆形电晕扇(2)的径向安装，并连接电晕扇内环和电晕扇外环，圆形电晕扇沿周向均匀安装电晕扇丝线，电晕扇丝线连接电晕扇导杆。

进一步的，导引扇丝线和电晕扇丝线在第一支撑轴垂直平面上的投影交错不重合。导引扇导杆和电晕扇导杆在第二支撑轴垂直平面上的投影不重合。不重合可以提高加速效率。若重合，可以减少总体阻力。

进一步的，导引扇导杆和电晕扇导杆采用的材料包括：铝合金或钛合金。

进一步的，导引扇丝线和电晕扇丝线采用的材料包括：铜、不锈钢、钨。导引扇丝线和电晕扇丝线表面镀面镀有10-100微米厚度金属金，避免氧化或离子腐蚀。