[发明专利]一种用于无人热气球的飞行高度控制系统

说明书

本发明属于热气球控制技术领域，涉及一种用于无人热气球的飞行高度控制系统。包括:飞控计算机、GNSS接收机、数传电台、主驱动器；所述GNSS接收机设置在无人热气球吊舱内，用于接收热气球当前的经度、纬度、高度和速度数据，并将接收的数据传递至飞控计算机；所述数传电台设置在无人热气球吊舱内，飞控计算机通过数传电台与地面控制站通信；所述主驱动器设置在吊舱内，包括：燃料罐、燃烧器、点火器；所述燃料罐用于存储并为燃烧器供给燃料；所述点火器用于点燃燃烧器，所述燃烧器用于加热热气球内空气；飞控计算机接收地面控制站发送的高度指令并与无人热气球当前高度比较，根据比较结果控制燃烧器燃烧时间，从而控制无人热气球飞行高度。

技术领域

本发明属于热气球控制技术领域，涉及一种用于无人热气球的飞行高度控制系统。

背景技术

热气球是一种利用球囊内部密度低于环境空气的热空气来产生浮力的一种常见的飞行器。热气球球囊底部设有供冷空气加热用的开口和吊篮，开口正对燃烧器火焰喷射口，燃烧器架设于吊篮正上方，吊篮中负载存储有丙烷或液化气的高压燃气瓶。热气球相对其他飞行器不仅具有悬浮时长、状态稳定、经济性高等优点，还可以利用空气热膨胀特性通过自身携带的加热器加热球囊内空气来调节球囊内空气温度，从而达到控制气球升降的目的。

热气球本身无动力，只是随风而行，由于风在不同的高度具有不同的方向和速度，热气球驾驶员可以根据飞行需要的方向选择适当的高度。热气球一般最大下降速度6m/s，最大上升速度5m/s。热气球内一般配置的仪表有：高度计、升降速度表、温度表。温度计指示球囊内的空气温度。

热气球的飞行目前一般采用人工操纵飞行，飞行员在起飞前根据风向预报制定飞行轨迹，在热气球飞行过程中，地面工作人员驾车跟随热气球的飞行轨迹或者预先达到热气球的落地点进行接应。整个热气球的准备时间很短，一般在15min-20min之间。热气球的飞行依赖飞行员多年的飞行经验，有经验的飞行员可以根据空中不同高度风向不同来控制热气球的飞行路径。

一般的，热气球主要用于观光旅游或飞行表演，由热气球飞行员人工操纵热气球进行飞行，目前无人热气球很少看到，用于无人热气球的飞行控制系统基本没有公开文献介绍。

发明内容

针对无人热气球提出一种飞行控制系统，在无人热气球上面加装气压传感器、温度传感器、GNSS接收机、飞控计算机、数传电台等，对热气球的飞行环境进行感知，通过飞行控制计算机和地面控制站对无人热气球的飞行高度进行控制。

一种用于无人热气球的飞行高度控制系统,包括:飞控计算机、GNSS接收机、数传电台、主驱动器；

所述GNSS接收机设置在无人热气球吊舱内，用于接收热气球当前的经度、纬度、高度和速度数据，并将接收的数据传递至飞控计算机；所述数传电台设置在无人热气球吊舱内，飞控计算机通过数传电台与地面控制站通信；

所述主驱动器设置在吊舱内，包括：燃料罐、燃烧器、点火器；所述燃料罐用于存储并为燃烧器供给燃料；所述点火器用于点燃燃烧器，所述燃烧器用于加热热气球内空气；

飞控计算机接收地面控制站发送的高度指令并与无人热气球当前高度比较，根据比较结果控制燃烧器燃烧时间，从而控制无人热气球飞行高度。

进一步,所述主驱动器还包括：第一电磁阀和第二电磁阀；所述第一电磁阀和第二电磁阀并联设置在燃料罐和燃烧器之间；

所述第一电磁阀为常火电磁阀，第二电磁阀为大火电磁阀，且第一电磁阀燃气流量小于第二电磁阀；

所述第一电磁阀用于维持燃烧器处于小火燃烧状态；所述第二电磁阀用于维持燃烧器处于大火燃烧状态以快速加热热气球内空气。

进一步,所述系统还包括：备驱动器；所述备驱动器与主驱动器相同且互为备份。