[发明专利]一种使用氢氦混合能源的小型无人飞艇

说明书

本发明提供一种使用氢氦混合能源的小型无人飞艇，包括气囊和动力装置；所述气囊中充有按一定比例混合的氢/氦混合气体作为飞艇的浮升气体；所述动力装置包括相互连接的氢燃料电池组和电动机；所述气囊通过氢氦混合气体回路与氢燃料电池组连接，用于向所述氢燃料电池动力系统提供反应氢/氦混合气体；外部空气通过空气回路与氢燃料电池组连接，用于向所述氢燃料电池动力系统提供反应氧气。本发明使用氢/氦混合气替代纯氢气作为电池的燃料，能够有效避免燃料电池在运行过程中的安全隐患，延长燃料电池堆的使用寿命。同时，由于氢气直接储存在气囊中，减少了对存储媒介钢瓶的依赖，从而降低了飞艇的自重，以提升其负载能力，达到小型化的目标。

技术领域

本发明涉及浮空器设计领域，具体涉及一种使用氢氦混合能源的小型无人飞艇。

背景技术

飞艇是一种具有推进和飞行控制的飞行器，一般包含有充满氦气的舰体、位于舰体下方的吊舱、起稳定控制作用的尾翼和提供动力的推进系统。近年来，随着环保意识的增强和新能源技术的发展，以燃料电池作为飞艇推动力的研究引起了人们的广泛关注。

现如今已出现的氢能源飞艇，其结构包括舰体和吊舱，吊舱内设有为飞艇提供动力的氢燃料电池装置，浮升气体与燃料气体分开，氢燃料仅作为提供飞艇动力的一种能源形式，并无其他作用。

目前，氢燃料的存贮方式都以高压钢瓶的形式，通过管道阀门进入电池堆中提供动力，这种方式容易引起燃料电池堆损坏，甚至爆炸，威胁飞艇的安全。

因此，需要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明的目的在于，针对利用氢能源作为动力的小型无人飞艇存在的问题，即在具备良好的高度保持能力，又能减小飞艇动力装置的重量，同时又具有可靠的安全性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种使用氢氦混合能源的小型无人飞艇，包括气囊和动力装置；

所述气囊中充有按一定比例混合的氢/氦混合气体作为飞艇的浮升气体；

所述动力装置包括相互连接的氢燃料电池组和电动机；

所述气囊通过氢氦混合气体回路与氢燃料电池组连接，用于向所述氢燃料电池动力系统提供反应氢/氦混合气体；外部空气通过空气回路与氢燃料电池组连接，用于向所述氢燃料电池动力系统提供反应氧气。

作为对本发明一种使用氢氦混合能源的小型无人飞艇的改进：

所述氢氦混合气体回路还在氢燃料电池组的回气口安装有水气分离装置，水气分离装置用于分离尾气中含有的水气，避免水气进入到气囊中。

作为对本发明一种使用氢氦混合能源的小型无人飞艇的改进：

氢/氦混合气体中氢气的体积比例为1-35％。

作为对本发明一种使用氢氦混合能源的小型无人飞艇的改进：

本发明的小型无人飞艇的运行方法为：

在气囊中按照预定比例填充氢/氦混合气体，小型无人飞艇在氢/氦混合气体的浮力作用下升空；

将气囊中的氢/氦混合气体通过管路输送到氢燃料电池组，氢燃料电池组将氢/氦混合气体作为燃料进行燃烧得到动力，从而驱动小型无人飞艇移动。

作为对本发明一种使用氢氦混合能源的小型无人飞艇的改进：包括以下步骤：

氢/氦混合气体从气囊中流出经过氢氦混合气体回路进入到氢燃料电池组中；同时，外部空气通过空气回路进入氢燃料电池组；

氢燃料电池组燃烧氢/氦混合气体和空气，氢/氦混合气体被消耗掉其中的大部分氢气，再经过水气分离装置过滤掉其中的水气，此时的氢/氦混合气体绝大多数组分为氦气，氢/氦混合气体重新流回到气囊；同时，空气被消耗掉其中的大部分氧气，再重新流回到外部。