[发明专利]基于形状记忆合金温控变形的负压变体飞艇及控制方法

说明书

基于形状记忆合金温控变形的负压变体飞艇及控制方法，包括气囊、龙骨骨架、吊舱、柔性太阳能电池和柔性电加热器；龙骨骨架设置在气囊内部，用于支撑气囊；龙骨骨架的材质均为形状记忆合金材料；柔性太阳能电池包覆在气囊外表面；柔性电加热器用于向龙骨骨架进行加热；吊舱设置在气囊底部，吊舱内放置有蓄电池，蓄电池分别与柔性太阳能电池和柔性电加热器相连接。本发明采用形状记忆合金材料作为飞艇的龙骨骨架，有效利用形状记忆合金在变温状态下的单程或双程记忆特性，通过对龙骨骨架进行控温，即可实现飞艇的变体，进而实现飞艇升空、姿态调整以及回收等。在飞艇变体过程中，有效利用太阳能作为功能装置，从而大幅减轻飞艇重量。

技术领域

本发明涉及浮空器领域，特别是一种基于形状记忆合金温控变形的负压变体飞艇及控制方法。

背景技术

飞艇属于浮空器的一种，是利用轻于空气的气体来提供升力的航空器，一般由流线型艇体、携带负载的吊舱、起稳定控制作用的尾翼以及推进装置组成。一般从结构上看，飞艇可分为三种类型：硬式飞艇、半硬式飞艇和软式飞艇。

有关负压或者真空飞艇的想法早在17世纪70年代就有人提出，美国的Charles PBurgess在1927年提出，基于当时的材料科学发展水平，无法实现真空气球或真空飞艇设计制造。负压飞艇囊体内外存在压差，利用囊体内气体密度低于大气密度产生浮力，维持飞艇悬浮或者使飞艇上升。负压飞艇使用硬质固体材料，主要承受的是压力或是压变力，随着高强度低密度材料技术的发展，真空气球、真空飞艇或负压飞艇的想法也有了走向现实的可能。

变体飞艇是在20世纪末提出理论和开展相关科学实验的，其囊体容积能够根据需要进行可控或自适变化，其净静升力无需利用副囊空气进行调节，在现有囊体材料研究条件下，可显著降低飞艇进入平流层或者更大高度的难度。

现有变体飞艇的变形，主要是依靠电机驱动伸缩支架的伸缩运动实现的。这种变体方式，存在着不足，有待进行改进：

1、电机和伸缩支架，所占用空间大，重量重，所需升力大。

2、电机的电能主要由变体飞艇携带的蓄电池提供。为完成任务执行及回收，蓄电池需要较大蓄电容量，故而会增加蓄电池体积和重量，进而增加飞艇重量，所需升力加大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于形状记忆合金温控变形的负压变体飞艇及控制方法，该基于形状记忆合金温控变形的负压变体飞艇及控制方法采用形状记忆合金材料作为飞艇的龙骨骨架，有效利用形状记忆合金在变温状态下的单程或双程记忆特性，通过对龙骨骨架进行控温，即可实现飞艇的变体，进而实现飞艇升空、姿态调整以及回收等。在飞艇变体过程中，有效利用太阳能作为功能装置，从而大幅减轻飞艇重量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于形状记忆合金温控变形的负压变体飞艇，包括气囊、龙骨骨架、吊舱、柔性太阳能电池和柔性电加热器。

龙骨骨架设置在气囊内部，用于支撑气囊；龙骨骨架的材质均为形状记忆合金材料。

柔性太阳能电池包覆在气囊外表面。

柔性电加热器用于向龙骨骨架进行加热。

吊舱设置在气囊底部，吊舱内放置有蓄电池，蓄电池分别与柔性太阳能电池和柔性电加热器相连接。

龙骨骨架的材质均为NiTi-02形状记忆合金材料。

还包括水箱和水冷管；水冷管与水箱相连接，用于冷却龙骨骨架；水箱放置在吊舱中。

水冷管和柔性电加热器沿周向交错布设在龙骨骨架的外周。

柔性太阳能电池朝向气囊的一侧设置有隔热层。