專利名稱：高速遠(yuǎn)航程天然氣藍(lán)天飛船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為高速遠(yuǎn)航程天然氣藍(lán)天飛船(以下簡(jiǎn)稱本發(fā)明)，屬于航空技術(shù)領(lǐng)域的氣球飛行器技術(shù)——飛艇技術(shù)。
背景技術(shù)：
在飛機(jī)航空興起和完全占領(lǐng)航空業(yè)的年代中，從20世紀(jì)70年代起，充氣飛行器——飛艇航空又開始復(fù)蘇。這一方面是由于新的材料技術(shù)與控制技術(shù)可以改進(jìn)歷史上飛艇的缺陷，從而使飛艇在載重量、航運(yùn)成本、安全性上具備了與飛機(jī)航空競(jìng)爭(zhēng)的能力；更重要的深層原因則是世界能源、石油緊缺日益嚴(yán)重，消耗巨量石油的飛機(jī)航空業(yè)也就面臨嚴(yán)重的危機(jī)。一旦石油枯竭，現(xiàn)有的一切飛機(jī)將成為一堆廢物。
正在復(fù)蘇的充氣飛艇幾十年來發(fā)展速度并不快，遠(yuǎn)沒有大量進(jìn)入民用航空及其他實(shí)用航空領(lǐng)域，是因?yàn)樵诎踩?、?shí)用性上還存在一些缺點(diǎn)，特別是靈活自如地控制空中各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)尚不完善，以及所消耗的能源基本上仍然是石油產(chǎn)品。采用太陽能的充氣藍(lán)天飛船因能量密度較小和能量供應(yīng)受天氣、晝夜影響，難以獲得過高航速和較遠(yuǎn)的續(xù)航航程。攜帶燃油作為能源，則因燃油占用飛行器有效載重量，而不可能儲(chǔ)備足夠高速、遠(yuǎn)航的能量。使用氫能燃料的充氣藍(lán)天飛船，雖然不會(huì)因氫氣占用飛行器有效載重量，并可因氫氣產(chǎn)生浮力；但卻因?yàn)槿剂舷膶?duì)浮力變化影響太大，難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)恒浮力的有效調(diào)控，從而大大限制了攜帶氫能的數(shù)量，大大限制了飛行器的航速和續(xù)航能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要設(shè)計(jì)制造高速遠(yuǎn)航程天然氣藍(lán)天飛船。并建立在包括發(fā)明“太陽能可控浮力、自控穩(wěn)衡氦氣藍(lán)天飛船”，發(fā)明“安全氫氣浮力、氫能燃料藍(lán)天飛船”在內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)之上。
在本發(fā)明中，充氣藍(lán)天飛船攜帶、使用天然氣及類似燃?xì)猓ㄌ烊粴?、石油氣、催化裂解或較純凈的甲烷、丁烷、乙炔、乙烯、丙烯、丁烯、乙烷、丙烷、丁烷等非氫可燃?xì)怏w作為燃料，就可以成功地解決充氣藍(lán)天飛船攜帶大量燃料的問題，從而實(shí)現(xiàn)充氣藍(lán)天飛船高速、遠(yuǎn)航程續(xù)航。這是因?yàn)樘烊粴獾确菤淇扇細(xì)怏w的密度一般都小于空氣，卻又遠(yuǎn)大于常用作為浮力氣體的氫氣、氦氣，這就使浮力飛行器完全可以攜帶大量燃料——既不會(huì)增加飛行器的載重負(fù)擔(dān)，又不會(huì)造成對(duì)浮力氣球的浮力的太大干擾。
在石油能源緊缺的形勢(shì)下，采用天然氣等過渡能源不失為一個(gè)有效的策略。本發(fā)明將天然氣等非氫氣體燃料用于充氣浮力飛行器，就可以大幅度增加單位飛行載重?cái)y帶燃料的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)充氣浮力飛行器高速遠(yuǎn)航程飛行。本發(fā)明的主要目的正在于此。
為了解決攜帶燃料氣球和選用可燃?xì)怏w浮力氣球的安全問題，本發(fā)明運(yùn)用了“安全氫氣浮力、氫能燃料藍(lán)天飛船”中的相關(guān)技術(shù)，即不僅采用了中的兩種防火屏障——空間分隔，或防火滅火間隔墻；而且裝備有在可燃?xì)怏w泄漏燃燒引起高溫時(shí)，迅速解脫燃料氣球和選用可燃?xì)怏w浮力氣球與飛行器其余部分聯(lián)系的自動(dòng)保護(hù)裝置。當(dāng)燃料氣球和選用的可燃?xì)怏w浮力氣球與飛行器其余部分因故障自動(dòng)脫離后，飛行器其余部分可依靠剩余的其他產(chǎn)生浮力的充氣機(jī)構(gòu)(氦氣球或傘形囊)繼續(xù)飄浮或滑翔，實(shí)現(xiàn)安全降落。
可控浮力、自控穩(wěn)衡氦氣藍(lán)天飛船，設(shè)有輕于空氣的氣球產(chǎn)生浮力的浮力裝置、動(dòng)力裝置、載人或載人兼載物裝置。動(dòng)力裝置以電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)螺旋漿或氣流泵噴氣機(jī)為動(dòng)力。浮力裝置及浮力控制裝置至少設(shè)有兩組浮力氣體容器——軟體氣球或軟體、硬體氣球，不同氣球組之間由管道連接，在管道上串聯(lián)壓力泵、即充氣泵和充放氣閥門，依靠充氣氣球產(chǎn)生浮力，浮力氣體在充氣泵壓力作用下實(shí)現(xiàn)在不同氣球組的不同壓力、密度分布，從而自動(dòng)控制浮力；浮力裝置下部連接載人或載人兼載物容器，其特征是浮力調(diào)控是運(yùn)用電子控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序控制調(diào)節(jié)浮力氣體在各組氣球之間的不同密度，壓力分布實(shí)現(xiàn)的；設(shè)有實(shí)現(xiàn)自控穩(wěn)衡的“調(diào)控飛行氣流氣泵”，它的出氣端通過出氣管道及支管通向分布在飛行器周圍方位的、帶可調(diào)控氣量閥門的噴氣嘴，它的進(jìn)氣端通過進(jìn)氣管道通向?qū)ν饨玳_口的進(jìn)氣口；其自控穩(wěn)衡是運(yùn)用電子控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序控制“調(diào)控飛行氣流氣泵”噴射到外界的氣流的分布、強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)的。
容納所有氣球的氣球艙空間具有扁平的形狀，有一個(gè)大面積平頂，平頂上裝設(shè)太陽能電池，設(shè)蓄電池和小型內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組作為備用電源。
浮力氣體容器氣球均為彈性膜制作的軟體氣球，這些氣球分為多組，即主氣球A組與主氣球B組與副氣球若干組；每組氣球組由若干個(gè)氣球組成，簡(jiǎn)稱單元?dú)馇?，采用類似?dòng)物肺部氣管的肺管式氣管將單元?dú)馇蚵?lián)接到總氣管。肺管式氣管與總氣管有兩套，一套是充氣氣管，另一套是排氣氣管。
所有支氣管末端與氣球的聯(lián)接，均采用類似自行車、汽車胎的雞腸氣門芯聯(lián)接。凡是氣進(jìn)入氣球的通道，氣門芯出口在氣球內(nèi)；凡是氣流出氣球的通道，氣門芯出口在氣球外。充氣泵進(jìn)口還有一根帶可控氣閥的分支管，作為外界氣源進(jìn)氣的管道。
各單元?dú)馇蚣捌湎噙B的末端支氣管，其特征是每個(gè)單元?dú)馇騼?nèi)都裝有對(duì)一定濃度空氣成分氣體敏感的空氣氣敏傳感器；每個(gè)單元?dú)馇蛳噙B的末端支氣管均有可自控開閉的截止氣閥，截止氣閥的開閉受飛行器自動(dòng)控制系統(tǒng)和駕駛指令控制。
動(dòng)力裝置中的電動(dòng)機(jī)有3種，即主、副氣球之間充氣的充氣泵電動(dòng)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱充氣電動(dòng)機(jī))、推動(dòng)螺旋漿推進(jìn)器的電動(dòng)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱推進(jìn)電動(dòng)機(jī))，推動(dòng)產(chǎn)生“調(diào)控飛行氣流”的氣泵的電動(dòng)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱氣流電動(dòng)機(jī))。
其結(jié)構(gòu)由管材構(gòu)架和板材或薄膜蒙皮組成，并形成聯(lián)為一體的3個(gè)艙室即氣球艙、機(jī)艙、座艙，軟體氣球置于氣球艙內(nèi)。飛行器外殼有防靜電涂層。
裝有固定在“飛行器的骨架外殼”或“與飛行器骨架、外殼相連接的附屬結(jié)構(gòu)”上的螺旋漿推進(jìn)器。
最底層支氣管(末端支氣管)接單元?dú)馇?，最底層支氣管設(shè)可自控開閉的截止氣閥，截止氣閥的開閉受飛行器自動(dòng)控制系統(tǒng)和駕駛指令控制。每個(gè)單元?dú)馇騼?nèi)都裝有對(duì)一定濃度空氣成分氣體敏感的空氣氣敏傳感器。控制截止氣閥開閉的原則是同一組氣球充、放氣各氣球氣壓應(yīng)均勻；氣球破裂時(shí)空氣進(jìn)入氣球，單元?dú)馇虻目諝鈿饷魝鞲衅靼l(fā)出信息，此信息通過自動(dòng)控制系統(tǒng)控制該氣球的末端支氣管截止氣閥關(guān)閉，截止該氣球的充、放氣流。
本發(fā)明是一種采用輕于空氣的氣體填充氣球產(chǎn)生浮力的飛行器，其特征是飛行器的氣球有燃料氣球和浮力氣球。飛行器使用燃料氣球中的燃料氣體，作為產(chǎn)生動(dòng)力推動(dòng)飛行器運(yùn)動(dòng)、支持飛行器運(yùn)行的能量；依靠浮力氣球中的氣體產(chǎn)生向上的升力。燃料氣球中的氣體，可以是天然氣，或天然氣中的甲烷、乙炔、乙烯，或其它輕于空氣的非氫可燃?xì)怏w；浮力氣球中的氣體，可以是氦氣，氫氣，天然氣，或甲烷、乙炔、乙烯，或其它輕于或與空氣密度相近的可燃?xì)怏w。它的“燃料氣球和可燃?xì)怏w浮力氣球”與“飛行器其余部分”之間設(shè)置有隔離燃燒、高溫的防火屏障；并且裝備“燃料氣球或可燃?xì)怏w浮力氣球”燃燒引起高溫情形“開始燃燒的氣球”自動(dòng)脫離“飛行器其余部分”的自動(dòng)保護(hù)裝置。當(dāng)浮力氣球未采用氦氣球時(shí)，還具有在燃料氣球、可燃?xì)怏w浮力氣球脫離飛行器情形可產(chǎn)生浮力的充氣機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的飛行器的產(chǎn)生浮力的氣球，其特征是，氣球的浮力是可以調(diào)控的；浮力調(diào)控是運(yùn)用電子控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序控制充氣泵和可控氣閥，調(diào)節(jié)浮力氣體在不同浮力氣球之間的不同密度、壓力分布實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的充氣泵在兩組主氣球之間調(diào)配氣體是為著調(diào)控升降，在主氣球和副氣球之間調(diào)配氣體是為著調(diào)控與飛行海拔高度相適應(yīng)的浮力氣體體積。
本發(fā)明的飛行器，其特征是飛行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)衡的自動(dòng)控制是運(yùn)用電子控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序控制噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或氣流泵噴射到外界的氣流的分布、強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的飛行器的燃料氣球，其特征是它既可是以懸掛于飛行器其余部分頂部上空由若干燃料氣球組合而成的獨(dú)立燃?xì)馀摚挥挚墒桥c飛行器其他部分鄰接的、由若干燃料氣球組合而成的相連燃?xì)馀摗?br> 本發(fā)明的飛行器的可燃?xì)怏w浮力氣球，其特征是它既可是以懸掛于“除燃料氣球外的飛行器其余部分”頂部上空由若干浮力氣體氣球組合而成的獨(dú)立浮力氣艙；又可是和“除燃料氣球外的飛行器其余部分”鄰接的、由若干浮力氣體氣球組合而成的相連浮力氣艙，本發(fā)明的飛行器的在燃料氣球、可燃?xì)怏w浮力氣球脫離飛行器情形可產(chǎn)生浮力的充氣機(jī)構(gòu)，其特征是它是在燃料氣球、可燃?xì)怏w浮力氣球脫離飛行器情形可被相對(duì)上升的空氣流自然鼓起的備用充氣傘形囊，傘形囊由球冠上頂蓋與球帶下底面組成，傘形囊球帶形下底面固定在飛行器圓周骨架上，球帶形下底面內(nèi)圓之間有較大面積作為傘形囊內(nèi)部和外界空氣相通的孔洞，傘形囊球冠上頂蓋平時(shí)折疊在下底面上、處于不充氣狀態(tài)。固定傘形囊球帶形下底面的飛行器圓周骨架，和飛行器機(jī)艙、座艙骨架連為一體。
本發(fā)明的飛行器的燃料氣球和飛行器的其他部分之間設(shè)置的隔離燃燒、高溫的防火屏障，其特征是當(dāng)燃料氣球是以懸掛于飛行器其余部分頂部上空由若干燃料氣球組合而成屏障，其特征是當(dāng)燃料氣球是以懸掛于飛行器其余部分頂部上空由若干燃料氣球組合而成的獨(dú)立燃?xì)馀摃r(shí)，以燃?xì)馀撆c飛行器其他部分之間的分隔空間為隔離燃燒、高溫的防火屏障；當(dāng)燃料氣球是以圍繞在飛行器其他部分周圍的、由若干燃料氣球組合而成的相連燃?xì)馀摃r(shí)，以燃?xì)馀撆c飛行器其他部分之間的、用防火滅火材料組成的間隔墻體作為防火屏障。
本發(fā)明的飛行器的可燃?xì)怏w浮力氣球和“除燃料氣球外的飛行器其余部分”之間設(shè)置的隔離燃燒、高溫的防火屏障，其特征是當(dāng)可燃?xì)怏w浮力氣球是以懸掛于“除燃料氣球外的飛行器其余部分”頂部上空由若干可燃?xì)怏w浮力氣球組合而成的獨(dú)立燃?xì)馀摃r(shí)，以燃?xì)馀撆c“除燃料氣球外的飛行器其余部分”之間的分隔空間為隔離燃燒、高溫的防火屏障；當(dāng)可燃?xì)怏w浮力氣球是與“除燃料氣球外的飛行器其余部分”鄰接的、由若干可燃?xì)怏w浮力氣球組合而成的相連浮力氣艙時(shí)，以燃?xì)馀撆c“除燃料氣球外的飛行器其余部分”之間的、用防火滅火材料組成的間隔墻體作為防火屏障。
本發(fā)明的飛行器的燃料氣球、可燃?xì)怏w浮力氣球與飛行器其余部分之間的高溫自動(dòng)脫離保護(hù)裝置，其特征是當(dāng)燃料氣球、可燃?xì)怏w浮力氣球與飛行器其余部分以分隔空間作為一個(gè)保護(hù)屏障情形，采用一定溫度可燃，在高溫時(shí)可自動(dòng)切斷的材料，作為燃料氣球、可燃?xì)怏w浮力氣球與其他部分的連接繩索；當(dāng)燃料氣球、可燃?xì)怏w浮力氣球與飛行器其余部分以防火隔墻作相互屏障情形，采用以氫敏、熱敏元件起動(dòng)的脫扣機(jī)構(gòu)，用以在氫敏、熱敏起動(dòng)時(shí)，解除燃?xì)馀?、可燃?xì)怏w浮力氣艙與飛行器其余部分的整體連接本發(fā)明的飛行器所使用的作為產(chǎn)生動(dòng)力的燃料氣球中的燃料氣體，其特征是燃料氣體的能量利用方式為發(fā)動(dòng)機(jī)可采用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，或?yàn)椴捎脙?nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)為發(fā)動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)螺旋漿作為航行的推進(jìn)器；飛行器的調(diào)控飛行氣流的氣流泵，由內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)；調(diào)控浮力氣體在不同氣球之間分布的充氣泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。飛行器運(yùn)行及電動(dòng)機(jī)所需的電力，由內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組或燃料電池將燃料氣體的能量轉(zhuǎn)換為電能后供應(yīng)。
本發(fā)明的各單元?dú)馇蚣捌湎噙B的末端支氣管，每個(gè)單元?dú)馇蚓懈髯缘碾娮託鈮河?jì)；每個(gè)單元?dú)馇蛳噙B的末端支氣管均有可自控開閉的截止氣閥，截止氣閥的開閉受飛行器自動(dòng)控制系統(tǒng)和駕駛指令控制。每個(gè)單元?dú)馇騼?nèi)都裝有對(duì)一定濃度空氣成分氣體敏感的空氣氣敏傳感器?？刂平刂箽忾y(JF)開閉的原則是同一組氣球充、放氣各氣球氣壓應(yīng)均勻；氣球破裂時(shí)空氣進(jìn)入氣球，單元?dú)馇虻目諝鈿饷魝鞲衅靼l(fā)出信息，此信息通過自動(dòng)控制系統(tǒng)控制該氣球的末端支氣管截止氣閥(JF)關(guān)閉，截止該氣球的充、放氣流。
本發(fā)明中，在氫氣球脫離飛行器情形，可產(chǎn)生浮力的充氣機(jī)構(gòu)為備用充氣傘形囊時(shí)，氫氣艙的最大直徑骨架圈以下部分不再設(shè)主要承重骨架。
本發(fā)明中，燃料艙除最大直徑為與飛行器聯(lián)系的骨架圈之外，不再設(shè)主要承重骨架；燃料艙中的燃料氣球及支架等附屬設(shè)施盡量輕便、從簡(jiǎn)，采用高強(qiáng)度輕、薄材料，使燃料艙自重盡可能小。
飛行器結(jié)構(gòu)材料均為阻燃防火材料。飛行器外殼有防靜電涂層。本發(fā)明的飛行器所的燃料氣艙和可燃?xì)怏w浮力氣艙內(nèi)的所有控制電路及其它電路均為防爆等級(jí)，開關(guān)電器為無觸點(diǎn)開關(guān)，導(dǎo)線接頭為焊接，控制電機(jī)為無火花防爆感應(yīng)電機(jī)。本發(fā)明因裝載大量可燃?xì)怏w，故起降、停泊場(chǎng)地應(yīng)遠(yuǎn)離居民、鬧市區(qū)，或采用高架起降、停泊空港。
四

圖1為本發(fā)明外觀主視圖)、圖2為本發(fā)明外觀前視圖、圖3為外觀仰視圖；圖4為本發(fā)明一實(shí)施例外觀圖、圖5為圖實(shí)施例外觀仰視圖，其中TC為天然氣艙；HC為氦氣艙；J為機(jī)艙；Z為座艙；R為軟氣墊囊；P為燃燒天然氣的主噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。C為氣球艙(包括氫氣艙、氦氣艙)。
圖6為本發(fā)明具有固定備用充氣傘形囊球帶下底面的飛行器圓周骨架，和機(jī)艙、座艙骨架連為一體的示意圖。
圖7為本發(fā)明采用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙、座艙為圓盤形的結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的第一實(shí)施例為氣球艙包括燃?xì)馀摗烊粴馀?、浮力氣艙——氦氣艙。采用?nèi)燃機(jī)帶動(dòng)螺旋槳推進(jìn)器。參照說明書附圖，HC為氦氣艙；TC為天然氣艙；J為機(jī)艙；Z為座艙；Y為機(jī)翼；L為螺旋漿推進(jìn)器；R為軟氣墊囊；W為座艙后尾錐；D為尾舵。
氦氣艙(HC)中的氦氣球浮力調(diào)控是運(yùn)用電子控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序控制調(diào)節(jié)氦氣在不同氦氣球之間的不同密度，壓力分布實(shí)現(xiàn)的；其自控穩(wěn)衡是運(yùn)用電子控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序控制“調(diào)控飛行氣流氣泵”噴射到外界的氣流的分布、強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)的。
氦氣艙的外形為上直徑30米，下直徑6米，厚5米的倒置球臺(tái)，其體積約為1903立方米；氦氣艙底與上部長5米、下部長4米、寬2米、高1米的機(jī)艙(J)相連接；機(jī)艙下底與上部長4米，下部長3.5米，寬2米、高2米的座艙(Z)相連接。座艙下底沿長度前3米范圍，另附設(shè)裝有長寬同座艙下底，高0.5米的軟氣墊囊(RD)。機(jī)艙、座艙沿長度方向的兩端分別定義為飛行器前、后端(本說明書中的“前”“后”的含義都與此一致)。機(jī)艙上頂前、后端與氦氣艙前、后側(cè)面的連接面，機(jī)艙上頂與下底的連接面，座艙上頂與下底的連接面均為光滑曲面；其中機(jī)艙上頂前、后端與氣球艙前、后側(cè)面連接的過渡曲面上緣，延伸至氦氣艙直徑10米截面位置。此外，在上述結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，機(jī)艙、座艙再另外做出沿長度方向向后延伸的錐形尾(W)1米長(機(jī)艙后端上部的延伸過渡曲面不再重復(fù)向后延伸)；機(jī)艙與座艙后端的錐形尾后緣裝有可用電信號(hào)控制的尾舵(D)。
氦氣艙、機(jī)艙、座艙采用碳纖維復(fù)合材料管材或芳綸纖維復(fù)合材料管材制作一體化的整體骨架，以同樣材料的板材作為機(jī)艙、座艙外壁，氦氣艙表面、分艙間間隔采用聚酯薄膜或其他高強(qiáng)度膜作蒙皮。氦氣艙頂部分面積鋪設(shè)板材。飛行器結(jié)構(gòu)材料均為阻燃防火材料。
沿機(jī)艙、座艙寬度方向，從機(jī)艙、座艙左、右側(cè)面各伸出2米長的機(jī)翼，亦由與機(jī)艙骨架、外壁相同的材料制作其骨架、外殼。機(jī)翼端部與氦氣艙側(cè)面經(jīng)過過渡曲面相連。機(jī)翼厚0.3米、寬1米，橫截面的前后部為曲線并與上、下成光滑連接(截面成飛機(jī)翼流線型)。機(jī)翼長和機(jī)艙、座艙長度方向垂直，機(jī)翼寬度中心面對(duì)齊機(jī)艙長度中心面，機(jī)翼厚度中心面對(duì)齊機(jī)艙、座艙交界面。兩機(jī)翼后方均裝有可用電信號(hào)控制的升降舵。
左右機(jī)翼各裝有推進(jìn)內(nèi)燃機(jī)及其帶動(dòng)的螺旋漿推進(jìn)器一部。螺旋漿用碳纖維或滌淪復(fù)合材料制成(為空心殼)。螺旋漿在前方，內(nèi)燃機(jī)及其螺旋漿置于左右機(jī)翼的圓柱體發(fā)動(dòng)機(jī)室之中；發(fā)動(dòng)機(jī)室嵌在左右機(jī)翼沿機(jī)翼長中心位置，經(jīng)光滑過渡曲面與機(jī)翼表面相連。發(fā)動(dòng)機(jī)室尾部呈錐形。發(fā)動(dòng)機(jī)室的骨架、蒙皮材料與機(jī)翼相同。螺旋漿旋轉(zhuǎn)直徑為1.4米至1.8米。左、右發(fā)動(dòng)機(jī)室至左、右機(jī)翼沿機(jī)翼長遠(yuǎn)端之間的機(jī)翼段的前方、后方、上方、下方位置以及機(jī)翼端與氦氣艙相連的過渡曲面上，各設(shè)置有帶可控氣閥的噴氣嘴(兩個(gè)機(jī)翼、5個(gè)方位共10個(gè)機(jī)翼噴氣嘴)。機(jī)翼左、右各噴氣嘴的可控氣閥另一端和左、右機(jī)翼的調(diào)控氣流管道聯(lián)接，左、右調(diào)控氣流管道匯合后通向機(jī)艙內(nèi)的“調(diào)控飛行氣流”氣泵(簡(jiǎn)稱氣流泵)的出氣端；該氣流泵的進(jìn)氣端由管道通向進(jìn)氣口，進(jìn)氣口開在機(jī)艙前端、后端兩處，通過可控氣閥切換。
氦氣艙前、后側(cè)面?zhèn)让媾c機(jī)艙前、后側(cè)面相連的過渡曲面上；亦各有一個(gè)帶可控氣閥的噴氣嘴(氣球艙頂及側(cè)面噴氣嘴共合有3個(gè))，都分別與各自的調(diào)控氣流噴氣管道聯(lián)接，各噴氣管道匯合后通向氣流泵的出氣端。氣流泵的兩個(gè)進(jìn)氣口也做成噴氣嘴，通過氣流泵可控氣閥切換進(jìn)氣或噴氣。氦氣艙頂噴氣嘴向上噴氣，通過穿越燃料艙的管道，向上方天空噴氣；氣球艙側(cè)面前、后噴氣嘴向下噴氣。
氣流泵的內(nèi)燃機(jī)功率為20馬力，氣流泵的出氣端還連有供給艙內(nèi)交換空氣的小氣管。
氦氣艙內(nèi)部分為主氣球A艙B艙、副氣球艙，這3個(gè)氣球分艙中的每1個(gè)都容納27個(gè)單元?dú)馇?，它們的充氣體積相等，大部分氣球充氣后為立方體形，少部分分艙邊界附近的氣球形狀可隨邊界呈不規(guī)則形狀。單元?dú)馇蚰び酶邚?qiáng)度高彈性低密度薄膜材料制作。各氣球分艙內(nèi)除裝設(shè)有保證艙室機(jī)械強(qiáng)度的艙內(nèi)支撐構(gòu)件(用管材充當(dāng))外；還裝設(shè)有分隔單元?dú)馇蚩臻g的氣球安裝構(gòu)件(用截面較細(xì)的管材充當(dāng))，每個(gè)單元?dú)馇蚓鶓覓煊谙鄳?yīng)所分隔的空間頂部的構(gòu)件上。一部分單元?dú)馇蚓哂衅綍r(shí)嚴(yán)格密封緊急時(shí)可以人工手動(dòng)打開的緊急放氣嘴。各氣球分艙在水平方向的中心均有一正方截面通道，所有通道連為一體、并進(jìn)入機(jī)艙，在座艙頂開口，作為管道、電路、人員通過的空間；該通道再用縱向間隔分開，分別供管道、電路和人員通過該通道(以下簡(jiǎn)稱通道)。通道與各艙、分艙之間均有向通道內(nèi)開啟的門。
座艙底的軟氣墊囊為上端固定于座艙底的軟氣囊，容積為3×2×0.5＝3立方米，容納兩層共8個(gè)長方體形單元空氣袋，它們采用類似于氣球組與充氣泵連接的方式，通過肺管式氣管系統(tǒng)及總管可控氣閥與氣流泵相連；其氣管系統(tǒng)亦分為充氣管系統(tǒng)、排氣管系統(tǒng)，其總氣管繞過座艙尾部夾層進(jìn)入機(jī)艙。
飛行器結(jié)構(gòu)的非整體構(gòu)件之間的聯(lián)接主要采用鉚釘聯(lián)接，在必要時(shí)少數(shù)聯(lián)接采用螺栓聯(lián)接。飛行器結(jié)構(gòu)的構(gòu)件密度、構(gòu)件管材截面、結(jié)構(gòu)蒙皮的截面，鉚釘、螺栓截面均由飛行器載荷(靜載荷、動(dòng)載荷、偶然分布載荷)以及材料機(jī)械性能，由工程力學(xué)計(jì)算確定。飛行飛行器結(jié)構(gòu)的非整體構(gòu)件之間的聯(lián)接主要采用鉚釘聯(lián)接，在必要時(shí)少數(shù)聯(lián)接采用螺檢聯(lián)接。飛行器結(jié)構(gòu)的構(gòu)件密度、構(gòu)件管材截面、結(jié)構(gòu)蒙皮的截面，鉚釘、螺檢截面均由飛行器載荷(靜載荷、動(dòng)載荷、偶然分布載荷)以及材料機(jī)械性能，由工程力學(xué)計(jì)算確定。
氣球艙頂可兼作為供乘員觀光的甲板，甲板邊緣有可遙控的自動(dòng)升降護(hù)欄桿，登甲板者均配有安全帶固定于“甲板“。
機(jī)艙內(nèi)主要設(shè)備有氣流泵，充氣泵，氣閥，蓄電池組，控制柜設(shè)備，通信設(shè)備，計(jì)算機(jī)、空調(diào)機(jī)。充氣泵電動(dòng)機(jī)功率為1千瓦至3千瓦。空調(diào)機(jī)用氣流泵管道系統(tǒng)引出的2根分支氣管進(jìn)氣和出氣。
本發(fā)明的飛行器還裝備以下傳感設(shè)備前后、左右水平傾斜度傳感器(均采用連通管液面繼電器)，飛行速度及方向傳感器，若干個(gè)加速度傳感器(采用應(yīng)力敏感材料將加速度產(chǎn)生的應(yīng)力變換為電信號(hào))，若干個(gè)距地面高度或距各個(gè)方向鄰近障礙物距離傳感器(采用激光測(cè)距或超聲波測(cè)距裝置)，若干個(gè)環(huán)境氣壓與風(fēng)速傳感器(風(fēng)速傳感器裝在機(jī)翼端與氣球艙聯(lián)接段、機(jī)艙前端、尾端等處)，若干個(gè)環(huán)境靜電傳感器、機(jī)電設(shè)備狀態(tài)傳感器、若干個(gè)外景攝象頭錄音頭。
座艙前部為駕駛位，駕駛員操縱基本設(shè)備為方向盤(方向盤上抬、下壓控制飛行器上升、下降運(yùn)動(dòng))，控制屏控制屏上有多個(gè)控制鍵，調(diào)速手輪(切換多用)，儀表和腳踏剎車器，若干個(gè)平板顯示屏，視頻頭，話筒，揚(yáng)聲器；控制屏抽屆中有可以抽出的計(jì)算機(jī)鍵盤、鼠標(biāo)。
座艙內(nèi)物品盡量用非金屬彈性材料。座艙內(nèi)容積(未包含錐形尾)為長2.5米，寬1.8米，高1.8米。沿長度方向設(shè)置3排座椅。前排為駕駛位及兩旁可翻起式座椅。中排為乘客座位及可翻起式座椅；后排為臥席，臥席底部為食物、水、水籠頭、高空工作服等用具貯藏箱。中排座椅靠背與椅下前側(cè)板結(jié)構(gòu)相同，均可翻動(dòng)為靠背(帶與翻起座椅相應(yīng)的，可翻開、收起的延長靠背)、側(cè)板、床板，中排座椅還可整體前后移。艙左、右壁有可翻起桌面。座艙密封，空調(diào)機(jī)的內(nèi)連、排氣孔在座艙頂部前、后端開口。后排臥席之后有門通向座艙錐形尾部分空間的門，由門可進(jìn)入座艙錐形尾空間(長1米，高1.8米，寬由2米收縮至零)中的衛(wèi)生間，衛(wèi)生間馬桶直接向空中排放。衛(wèi)生間的門與馬桶應(yīng)分別在寬度方向的兩端。小型內(nèi)燃發(fā)電機(jī)(容量約1千瓦至3千瓦)、從機(jī)艙尾錐空間穿入座艙尾錐空間，外界燃料氣體、浮力氣體氣源進(jìn)氣管道，外界充電電源及給水亦在此接口。座艙并附有軟梯。
本發(fā)明的飛行器采用裝備專用應(yīng)用軟件的計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制(但電氣設(shè)備再備用一套不經(jīng)計(jì)算機(jī)的直控系統(tǒng))，執(zhí)行器采用多級(jí)固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器與計(jì)算機(jī)I/O接口之間用專用編碼器(集成電路)、譯碼器(集成電路)、信道連接。終端固態(tài)繼電器控制各電動(dòng)機(jī)，各電動(dòng)可控氣閥，各輔助操縱的伺服微電動(dòng)機(jī)。各種傳感器信號(hào)采用信息處理器，將模擬信息變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的信息處理電路變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再經(jīng)編碼器編碼后，進(jìn)入計(jì)算機(jī)I/O接口。編碼器、譯碼器、信息處理器、固態(tài)繼電器均在控制柜中。
本發(fā)明的飛行器裝備有無線電遙控器，遙控器可以代替駕駛操縱設(shè)備使駕駛員處在飛行器的任何部位進(jìn)行駕駛操作。
本發(fā)明的飛行器駕駛控制與自動(dòng)控制的主要控制系統(tǒng)如下(1)速度控制由駕駛員的飛行速度指令(或預(yù)設(shè)程序)和傳感器的飛行速度信息，變換為推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速指令(加速、減速、停止)。
(2)方向控制由駕駛員的飛行方向指令(或預(yù)設(shè)程序)和傳感器的飛行方向信息，變換為尾舵運(yùn)動(dòng)指令。
(3)直行自控由傳感器的加速度信息，變換為左、右推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的差異調(diào)速指令(實(shí)(4)高度控制由駕駛員的飛行高度指令(或預(yù)設(shè)程序)和傳感器的飛行高度信息，變換為充氣電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)指令和相應(yīng)可控氣閥的開、關(guān)指令。
(5)平穩(wěn)自控由傳感器的飛行傾斜信息、風(fēng)速信息，變換為氣流泵的起動(dòng)指令及相應(yīng)可控氣閥的開、關(guān)指令(實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)飛行)和水平舵運(yùn)動(dòng)指令。
(6)避讓(又分為避讓、剎車)自控由傳感器的距障礙物信息(包括地面)和整定的安全距離信息，變換為推進(jìn)內(nèi)燃機(jī)、氣流泵、充氣泵的起動(dòng)調(diào)速指令及相應(yīng)可控氣閥的開關(guān)指令，即對(duì)原來運(yùn)動(dòng)速度、方向的合理修改指令。當(dāng)駕駛指令及電氣設(shè)備直控指令與避讓指令不一致時(shí)控制系統(tǒng)機(jī)制保證服從后者。(7)電氣設(shè)備電流、電壓、熱保護(hù)，及其他安全保護(hù)自動(dòng)控制系統(tǒng)。
(8)無人駕駛自動(dòng)飛行控制在無駕駛指令時(shí)，自動(dòng)將駕駛指令信道切換到自動(dòng)飛行信息整定設(shè)備(也是一種信息處理器)，這時(shí)飛行器按原行方向、速度、高度飛行并進(jìn)行直行自控，平穩(wěn)飛行自控、避讓自控。若方向、速度、高度發(fā)生漂移，則有兩種方式消除漂移，跟隨漂移。
本實(shí)施例的燃料艙為底面和氦氣艙上底面積、形狀相同，向上凸起的球缺。球缺直徑30米、高3米，體積1074立方米，約容納天然氣700kg(相當(dāng)722kg汽油)。
燃?xì)馀摓檐洑饽遥瑑?nèi)置燃料氣球。燃?xì)馀摰酌孢吘売美K索捆綁在氦氣艙上頂面邊緣結(jié)構(gòu)骨架的懸掛環(huán)上，繩索拉緊、捆綁到無間隙。捆綁燃?xì)馀摰睦K索為不耐高溫可燃性材料，當(dāng)燃料氣球發(fā)生燃燒、發(fā)生高溫故障時(shí)它可自動(dòng)燃斷；但在工作溫度下該索具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。捆綁燃?xì)馀摰睦K索雖然有多個(gè)受力繩索段和懸掛點(diǎn)；但卻是由一根連續(xù)繩索穿過許多吊環(huán)連接而成為一個(gè)簡(jiǎn)單閉合線，只要有一處斷開就會(huì)整個(gè)解開。捆綁燃?xì)馀摵秃馀摰睦K索還有一個(gè)活扣，活扣平時(shí)被可靠閉鎖，當(dāng)以當(dāng)發(fā)生燃燒、高溫可燃?xì)怏w泄漏故障時(shí)，氣敏、熱敏元件自動(dòng)起動(dòng)脫扣機(jī)構(gòu)，可解開捆綁繩索的活扣，立即解除燃?xì)馀撆c飛行器其余部分的整體連接為了防止無燃燒、高溫故障時(shí)因繩索意外機(jī)械斷裂丟失燃?xì)馀摚細(xì)馀撓碌字行脑僭黾討覓煲桓ｋU(xiǎn)繩索，保險(xiǎn)繩索另一端從小孔穿過傘形囊上底中心，繞在機(jī)艙內(nèi)的保險(xiǎn)繩索卷揚(yáng)機(jī)上。當(dāng)無燃燒、高溫故障時(shí)燃?xì)馀撨吘墤覓炖K索意外機(jī)械斷裂時(shí)，保險(xiǎn)繩索卷揚(yáng)機(jī)可在自控或人控作用下收卷保險(xiǎn)繩索，拉回燃?xì)馀?，然后修?fù)燃?xì)馀撨吘壚壚K索。
本發(fā)明的第二實(shí)施例為氣球艙包括燃?xì)馀摗烊粴馀?、浮力氣艙——氦氣艙，采用圓盤形機(jī)艙、座艙和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。見圖4、5。
本實(shí)施例在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，將機(jī)艙、座艙由長形改為圓盤形。即機(jī)艙為上直徑7米、下直徑5米、高1米的倒置圓臺(tái)；座艙為上直徑5米，下直徑4米、高2米的倒置圓臺(tái)；軟氣墊為直徑4米，高0.5米的圓柱體。氣球艙、機(jī)艙、座艙之間以光滑過渡曲通連接，使整個(gè)飛行器成為平頂、弧底的碟形物體。飛行器不再設(shè)機(jī)翼、尾錐；發(fā)動(dòng)機(jī)為機(jī)艙側(cè)面均勻分布的若干個(gè)(例如2至4個(gè))燃燒天然氣的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的噴嘴為可自動(dòng)控制、改變噴氣流方向的自控噴嘴。每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)率為20至40馬力。
本實(shí)施例的調(diào)控氦氣在不同氦氣球間分布的充氣泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，其電力由機(jī)艙中的天然氣內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組供給。本實(shí)施例不設(shè)氣流泵，但在燃?xì)馀擁敳恐行脑O(shè)置向上噴氣的備用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。該噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)既可通過遙控設(shè)備受機(jī)艙自動(dòng)控制系統(tǒng)和駕駛控制指令控制，由微型可充電電池、小型氫能燃料電池供給該噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)電火、起動(dòng)、運(yùn)行控制、停機(jī)控制所需的能量；又可用無觸點(diǎn)開關(guān)、焊接接線端有線電路，供給電能和進(jìn)行控制。
本發(fā)明的第三實(shí)施例為在第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上，將第二實(shí)施例中的氦氣艙改變?yōu)闅錃馀?，增加設(shè)置“在氫氣球脫離飛行器情形可產(chǎn)生浮力的充氣機(jī)構(gòu)”——“下部與外界有連通氣道的備用充氣傘形囊”。氫氣艙側(cè)面、下底形狀和備用充氣傘形囊下底固定骨架形狀相吻合，氫氣艙或者和備用充氣傘形囊下底固定骨架相貼緊，或者懸空、對(duì)準(zhǔn)、略高于備用充氣傘形囊下底固定骨架。燃?xì)馀撚美K索捆綁于氫氣艙。固定備用充氣傘形囊球帶下底面的飛行器圓周骨架，和機(jī)艙、座艙骨架連為一體。見附圖6圖中TC為天然氣艙；J為機(jī)艙；Z為座艙；R為軟氣墊囊；SN為備用充氣傘形囊；SG為傘形囊底面固定骨架。
本實(shí)施例沿用現(xiàn)有發(fā)明安全氫氣浮力、氫能燃料藍(lán)天飛船氫氣球和飛行器的其他部分之間設(shè)置有隔離燃燒、高溫的防火屏障，并且裝備有氫氣球燃燒引起高溫情形氫氣球自動(dòng)脫離飛行器其余部分的自動(dòng)保護(hù)裝置。氫氣球脫離飛行器情形可產(chǎn)生浮力的充氣機(jī)構(gòu)——在氫氣球脫離飛行器情形可被相對(duì)上升的空氣流自然鼓起的備用充氣傘形囊，傘形囊球帶下底面固定在飛行器圓周骨架上，環(huán)形下底面內(nèi)圓之間有較大面積作為傘形囊內(nèi)部和外界空氣相通的孔洞，傘形囊球冠上頂蓋平時(shí)折疊在下底面上、處于不充氣狀態(tài)。
本實(shí)施例的飛行器的產(chǎn)生浮力的氫氣艙和飛行器聯(lián)系方式又有兩種方案氫氣艙既可是以懸掛于飛行器其余部分頂部上空懸掛的獨(dú)立氫氣艙；又可是與飛行器其他部分鄰接的相連氫氣艙。
本實(shí)施例的飛行器的產(chǎn)生浮力的氫氣艙和飛行器的其他部分之間設(shè)置的隔離燃燒、高溫的防火屏障，其特征是當(dāng)氫氣球是以懸掛于飛行器其余部分頂部上空懸掛的獨(dú)立氫氣艙時(shí)，以氫氣艙與飛行器其他部分之間的分隔空間為隔離燃燒、高溫的防火屏障；當(dāng)氫氣球是與飛行器其他部分鄰接的、由若干氫氣球組合而成的相連氫氣艙時(shí)，以氫氣艙與飛行器其他部分之間的、用防火滅火材料組成的間隔墻體作為防火屏障。
本實(shí)施例的飛行器的氫氣艙與飛行器其余部分之間的高溫自動(dòng)脫離保護(hù)裝置，當(dāng)氫氣艙與飛行器其余部分以分隔空間作為一個(gè)保護(hù)屏障情形，采用一定溫度可燃，在高溫時(shí)可自動(dòng)切斷的材料，作為氫氣艙與其他部分的連接繩索。此情形懸掛氫氣艙的繩索為不耐高溫可燃性材料，當(dāng)氫氣球發(fā)生燃燒、發(fā)生高溫故障時(shí)它可自動(dòng)燃斷；但在工作溫度下該索具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。懸掛氫氣艙的繩索雖然有多個(gè)受力繩索段和懸掛點(diǎn)；但卻是由一根連續(xù)繩索穿過許多吊環(huán)連接而成為一個(gè)簡(jiǎn)單閉合線，只要有一處斷開就會(huì)整個(gè)解開。
本實(shí)施例的飛行器的氫氣艙與飛行器其余部分之間的高溫自動(dòng)脫離保護(hù)裝置，當(dāng)氫氣艙與飛行器其余部分以防火隔墻作相互屏障情形，采用以氫敏、熱敏元件起動(dòng)的脫扣機(jī)構(gòu)，用以在氫敏、熱敏起動(dòng)時(shí)，解除氫氣艙與飛行器其余部分的整體連接。氫氣艙最大直徑外徑略小于“傘形囊頂面與底面交界處的環(huán)形固定骨架”的內(nèi)徑，剛好放進(jìn)后者之中。在“傘形囊頂面與底面交界處的環(huán)形固定骨架”上，沿徑向按圓周均勻分布伸出若干根管材構(gòu)件，即附圖2中的5，擋在氫氣艙的外徑骨架上，作為平時(shí)使氫氣艙、氦氣艙連為一體的結(jié)合承力部件(以下簡(jiǎn)稱為承力梁)。每個(gè)承力梁均有一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)軸，即附圖2中的6，平時(shí)被鎖住而無法自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一旦氫氣球發(fā)生燃燒，漏氣、高溫時(shí)，布置在氫氣艙若干地點(diǎn)的熱敏元件、煙敏元件、氫敏元件將發(fā)出故障信息。并經(jīng)控制器將此信息轉(zhuǎn)變?yōu)槌辛α恨D(zhuǎn)動(dòng)軸套鎖扣釋放指令，使平時(shí)被鎖住的承力梁變?yōu)榭勺杂赊D(zhuǎn)動(dòng)，從而使承力梁在浮力作用下發(fā)生翻起的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而放開整個(gè)氫氣艙，實(shí)現(xiàn)氫氣艙上浮，脫離氦氣艙和飛行器其余部分。
本實(shí)施例氦氣球由兩組主氣球、一組副氣球構(gòu)成，由自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)各組氣球之間的氣量分配；當(dāng)除它為備用充氣傘形囊情形，氫氣球由兩組主氣球、一組副氣球構(gòu)成，由自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)各組氣球之間的氣量分配。
本發(fā)明的第四實(shí)施例將第三實(shí)施例的機(jī)艙、座艙變回第一實(shí)施例式樣，恢復(fù)第一實(shí)施例的機(jī)翼、螺旋槳等機(jī)艙、座艙附屬物。將噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)變?yōu)閮?nèi)燃機(jī)。其余同第三實(shí)施例。
本發(fā)明的第五實(shí)施例氣球艙只有以非氫可燃?xì)怏w充氣的燃?xì)馀?，它兼為浮力氣艙，不再設(shè)另外的浮力氣艙；采用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙、座艙為圓盤形。見說明書附圖7，圖中TC為天然氣艙；J為機(jī)艙；Z為座艙；R為軟氣墊囊；SS為備用充氣傘形囊；SG為傘形囊底面固定骨架。
本實(shí)施例是在第三實(shí)施例(氫氣艙、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、備用充氣傘形囊)的基礎(chǔ)上，將第三實(shí)施例的氫氣艙、燃?xì)馀摵喜槿細(xì)馀摱玫??；蛘哒f，是把第三實(shí)施例的燃?xì)馀摂U(kuò)大到包括原氫氣艙范圍(上部為直徑30米、高3米的球缺，下部為大底直徑30米、高5米、小底直徑6米的倒置球臺(tái))。燃?xì)馀撊〈鷼錃馀摵汀皞阈文翼斆媾c底面交界處的環(huán)形固定骨架”相聯(lián)系，以繩索捆綁的方式聯(lián)系而者；其連接和故障脫扣的結(jié)構(gòu)，同第三實(shí)施例燃?xì)馀摵蜌錃馀摰倪B接和故障脫扣結(jié)構(gòu)。燃?xì)馀搩?nèi)部又分為A艙B艙，由機(jī)艙內(nèi)裝設(shè)的充氣泵調(diào)控氣體在兩艙之間的不同密度分布，以適當(dāng)?shù)?、小幅度地調(diào)控燃?xì)馀摰母×?；充氣泵由電?dòng)機(jī)帶動(dòng)，充氣泵電動(dòng)機(jī)由內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組或燃料電池供電，充氣泵電動(dòng)機(jī)受飛行器自動(dòng)控制系統(tǒng)和駕駛指令控制。本實(shí)施例可攜帶天然氣約2977立方米，大約相當(dāng)于2201kg汽油。其初始可載重浮力約為1268kg，最終浮力為零。所以其運(yùn)行具有特殊的方式浮力起飛、噴氣維持升力、燃料將近耗盡則依靠備用充氣傘形囊自由落體降落。在充氣飛行器中其最大特點(diǎn)是體積最小，航速最高，且安全有可靠保障。
第六實(shí)施例是將第五實(shí)施例的燃?xì)馀撋锨蛉?、下球臺(tái)的高度加以改變，其它同第五實(shí)施例。燃?xì)馀撋锨蛉薄⑾虑蚺_(tái)的高度改變有如下方案(1)上球缺高5米、下球臺(tái)高3米；(2)上球缺高0米、下球臺(tái)高5米；(3)上球缺高5米、下球臺(tái)高0米；(4)上球缺高5米、下球臺(tái)高5米；(5)上球缺高5.2米、下球臺(tái)高5米。
第七實(shí)施例方案是在前述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，將第一、第四實(shí)施例的螺旋槳及其內(nèi)燃機(jī)換為同一位置的機(jī)翼噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī)，將各調(diào)控飛行氣流的氣流泵噴嘴換為小型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)(含原先的飛行器頂部的備用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī))，但每個(gè)機(jī)翼的小型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)合并為機(jī)翼噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)輔機(jī)，從原氣流泵、噴嘴位置分流噴氣；其余結(jié)構(gòu)不變。對(duì)于第五實(shí)施例則先將其機(jī)艙、座艙變?yōu)榈谝粚?shí)施例樣式，再如前述將發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置為機(jī)翼噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī)、小型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)翼噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)輔機(jī)；但天然氣艙仍然兼浮力氣艙，其余結(jié)構(gòu)不變。
第八實(shí)施例方案是在前述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在燃?xì)馀擁斨行脑黾釉O(shè)置類似直升飛機(jī)的旋翼(同軸反向雙旋翼)，這時(shí)飛行器頂部噴氣嘴取消。
第九實(shí)施例方案則是在前述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在飛行器最上部的艙頂鋪設(shè)太陽能電池60千瓦，或太陽能—?dú)淠苻D(zhuǎn)換器，參照附圖6若是鋪設(shè)太陽能電池，則發(fā)動(dòng)機(jī)改為相應(yīng)功率電動(dòng)機(jī)，氣流泵電動(dòng)機(jī)單獨(dú)設(shè)置，氫氣球中的氫氣不再作為能源。若是鋪設(shè)太陽能—?dú)淠苻D(zhuǎn)換器，則仍采用氫能內(nèi)燃機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)。太陽能—?dú)淠苻D(zhuǎn)換器可補(bǔ)充氫氣球中消耗的氫能。太陽能制氫時(shí)，需要將飛行器處于適當(dāng)高度與氣象條件下，以取得大氣中的水蒸汽作為制氫原料。
第十實(shí)施方案為將前述實(shí)施例的氣球艙(指燃?xì)馀?、浮力氣艙、傘形囊形成的總體形體)的外觀造型改變?yōu)榍蝮w，但該球體下切去一小塊球缺(球缺高度遠(yuǎn)小于球的直徑)，切出的截面作為飛行器機(jī)艙的上頂面?；緸榍蝮w的氣球艙上部為燃?xì)馀?，中部為浮力氣艙，下部為傘形?采用氦氣艙時(shí)無傘形囊)。當(dāng)下部為傘形囊時(shí)上部體積大于下部；當(dāng)下部為氦氣艙時(shí)上部體積小于下部。若采用天然氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)艙、座艙為圓盤形；若采用天然氣內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)螺旋槳推進(jìn)器，機(jī)艙、座艙、機(jī)翼形狀同第一實(shí)施例。氣球艙頂?shù)目上蛏蠂姎獾膫溆脷淠車姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)及其附屬設(shè)備和前述實(shí)施例相同。
第十一實(shí)施方案為將前述實(shí)施例的氣球艙(指燃?xì)馀摗⒏×馀?、傘形囊形成的總體形體)的外觀造型改變?yōu)閭鹘y(tǒng)飛艇所采用的橄欖形，尾部有尾舵，下部連接機(jī)艙、座艙。氣球艙上部為氫氣艙，中部為浮力氣艙，下部為傘形囊(采用氦氣艙時(shí)無傘形囊)。上部、中部、下部的連接部不采用分隔空間懸空的結(jié)構(gòu)。當(dāng)下部為傘形囊時(shí)上部體積大于下部；當(dāng)下部為氦氣艙時(shí)上部體積小于下部。機(jī)艙、座艙、機(jī)翼、發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳、調(diào)控飛行氣流噴嘴的結(jié)構(gòu)、位置可以和第一實(shí)施例相似；也可以將機(jī)艙、座艙改變?yōu)閭鹘y(tǒng)飛艇常用的近于長方的船形艙、不設(shè)機(jī)翼，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)仍采用氫內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)螺旋槳推進(jìn)器，螺旋槳可以裝設(shè)在機(jī)艙、座艙前端或后端、或裝設(shè)在氣球艙尾端，調(diào)控飛行氣流噴嘴可分布在機(jī)艙、座艙周圍和氣球艙適當(dāng)位置。氣球艙頂?shù)目上蛏蠂姎獾膫溆脷淠車姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)及其附屬設(shè)備和前述實(shí)施例相同。當(dāng)燃?xì)馀擁斨行脑O(shè)置類似直升飛機(jī)的旋翼時(shí)，飛行器頂部噴氣嘴取消；若飛行器尾部設(shè)置防飛行器自轉(zhuǎn)的小螺旋槳，燃?xì)馀擁斝砜捎脝蝹€(gè)，不用一雙。
本發(fā)明還可以有采用不同與前述實(shí)施例外觀造型的其它外觀造型的實(shí)施例。本發(fā)明所有實(shí)施例的外觀造型還應(yīng)當(dāng)通過空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算、試驗(yàn)后，進(jìn)行一定的調(diào)整。
本發(fā)明如果使用甲烷為燃料，以氦氣球或氫氣球?yàn)楦×馇颍?dāng)浮力氣球體積為1000立方米升力為1293kg時(shí)(自重氫89.9kg氦178.5kg，除去自重的可承載載重氫1203kg氦1114.5kg)，可攜帶甲烷600立方米、429.9kg(凈浮力345kg，浮力干擾最大幅度為對(duì)氫28.7％、對(duì)氦30.96％，大致相當(dāng)于從海平面到海拔3000米的氣球浮力調(diào)整率約30％，但恒外壓變質(zhì)與恒質(zhì)變外壓的浮力調(diào)整方式是不同的，前者浮力氣球膜大約需承受0.43大氣壓的壓力方可應(yīng)對(duì)30％的恒外壓變質(zhì)浮力調(diào)整)。 1kg天然氣相當(dāng)于1.032kg汽油，由此可見本發(fā)明至少可以攜帶相當(dāng)于飛行器浮力可承載載重36.9％至39.8％的汽油(“油箱”重按等體積氫氣球估計(jì)，約為浮力重的十分之一，甲烷重的0.18、飛行器浮力可承載載重的0.0694、0.0663)。
本發(fā)明第一實(shí)施例浮力氣球體積1903立方米，攜帶天然氣約1074立方米，相當(dāng)722kg汽油；第五實(shí)施例初始可載重浮力1268kg，攜帶天然氣約2977立方米，相當(dāng)2201kg汽油。
如此數(shù)量可觀的能源，可以足夠供給浮力充氣飛行器高速、遠(yuǎn)程續(xù)航，足以彌補(bǔ)浮力充氣飛行器航空代替飛機(jī)航空所產(chǎn)生的航速較低、續(xù)航航程較短的問題。除此之外，本發(fā)明還擁有節(jié)約石油能源、航行安全性能優(yōu)越的長處，因而具有強(qiáng)大的生命力。本發(fā)明的采用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例，運(yùn)用中、小型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)控飛行氣流，以充足的天然氣能量為后盾，可以獲得強(qiáng)有力的穩(wěn)衡飛行調(diào)節(jié)能力，也是一大顯著優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的缺點(diǎn)是仍消耗大量化石能源，但相對(duì)較為較清潔、較少污染環(huán)境的能源，并開拓了天然氣的用途——尤其是大量用于交通、航空。天然氣用于航空優(yōu)于汽油、氫氣天然氣和汽油相比價(jià)格便宜(汽油每kg價(jià)格為4.54元人民幣，天然氣每kg價(jià)格約為3.07元人民幣)，和氫氣相比每立方米能量大(每立方米天然氣能量約等于3.2立方米氫氣的能量)。
本發(fā)明特別適宜用作小型、快速個(gè)人特殊用途的飛行工具，以及用作大型高速、遠(yuǎn)航民用航空交通工具。
權(quán)利要求
1.高速遠(yuǎn)航程天然氣藍(lán)天飛船，至少設(shè)有兩組浮力氣體容器——軟體氣球或軟體、硬體氣球，不同氣球組之間由管道連接，在管道上串聯(lián)壓力泵、即充氣泵和充放氣閥門，依靠充氣氣球產(chǎn)生浮力，浮力氣體在充氣泵壓力作用下實(shí)現(xiàn)在不同氣球組的不同壓力、密度分布，從而自動(dòng)控制浮力；浮力裝置下部連接載人或載人兼載物容器，浮力調(diào)控是運(yùn)用電子控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序控制調(diào)節(jié)浮力氣體在各組氣球之間的不同密度，壓力分布實(shí)現(xiàn)的；其特征是飛行器的氣球有燃料氣球和浮力氣球；飛行器使用燃料氣球中的燃料氣體，作為產(chǎn)生動(dòng)力推動(dòng)飛行器運(yùn)動(dòng)、支持飛行器運(yùn)行的能量；依靠浮力氣球中的氣體產(chǎn)生向上的升力；燃料氣球中的氣體，可以是天然氣，或天然氣中的甲烷、乙炔、乙烯，或其它輕于空氣的非氫可燃?xì)怏w；浮力氣球中的氣體，可以是氦氣，氫氣，天然氣，或天然氣中的甲烷、乙炔、乙烯，或其它輕于空氣的可燃?xì)怏w。
2.由權(quán)利要求1所述的高速遠(yuǎn)航程天然氣藍(lán)天飛船，其特征是燃料氣球和浮力氣球既可以分別設(shè)置；也可以合而為一，即以燃料氣球兼浮力氣球；它的“燃料氣球和可燃?xì)怏w浮力氣球”與“飛行器其余部分”之間設(shè)置有隔離燃燒、高溫的防火屏障；并且裝備“燃料氣球或可燃?xì)怏w浮力氣球”燃燒引起高溫情形“開始燃燒的氣球”自動(dòng)脫離“飛行器其余部分”的自動(dòng)保護(hù)裝置；氣球的浮力是可以調(diào)控的，浮力調(diào)控是運(yùn)用電子控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序控制調(diào)節(jié)浮力氣體在不同浮力氣球之間的不同密度，壓力分布實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)浮力氣球未采用氦氣球時(shí)，還具有在燃料氣球、可燃?xì)怏w浮力氣球脫離飛行器情形可產(chǎn)生浮力，避免飛行器快速墜落的充氣機(jī)構(gòu)。
3.由權(quán)利要求1或2所述的高速遠(yuǎn)航程天然氣藍(lán)天飛船，其特征是飛行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)衡的自動(dòng)控制是運(yùn)用電子控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序控制噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或氣流泵噴射到外界的氣流的分布、強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)的。
4.由權(quán)利要求1或2所述的高速遠(yuǎn)航程天然氣藍(lán)天飛船，其特征是燃料氣球懸掛于飛行器其余部分頂部上空由若干燃料氣球組合而成的獨(dú)立燃?xì)馀?；或與飛行器其他部分鄰接的、由若干燃料氣球組合而成的相連燃?xì)馀摗?br> 5.由權(quán)利要求1或2所述的高速遠(yuǎn)航程天然氣藍(lán)天飛船，其特征是以懸掛于“除燃料氣球外的飛行器其余部分”頂部上空由若干浮力氣體氣球組合而成的獨(dú)立浮力氣艙；又可是和“除燃料氣球外的飛行器其余部分”鄰接的、由若干浮力氣體氣球組合而成的相連浮力氣艙，
6.由權(quán)利要求1或2所述的高速遠(yuǎn)航程天然氣藍(lán)天飛船，其特征是飛行器的在燃料氣球、可燃?xì)怏w浮力氣球脫離飛行器情形可產(chǎn)生浮力的充氣機(jī)構(gòu)是在燃料氣球、可燃?xì)怏w浮力氣球脫離飛行器情形可被相對(duì)上升的空氣流自然鼓起的備用充氣傘形囊，傘形囊球帶形下底面固定在飛行器圓周骨架上，球帶形下底面內(nèi)圓之間有較大面積作為傘形囊內(nèi)部和外界空氣相通的孔洞，傘形囊球冠上頂蓋平時(shí)折疊在下底面上、處于不充氣狀態(tài)。固定傘形囊球帶形下底面的飛行器圓周骨架，和飛行器機(jī)艙、座艙骨架連為一體。備用充氣傘形囊，及其固定骨架，與燃料氣球、可燃?xì)怏w浮力氣球相連骨架均采用耐高溫、阻燃材料制作。
7.由權(quán)利要求1或2所述的高速遠(yuǎn)航程天然氣藍(lán)天飛船，其特征是飛行器的燃料氣球和飛行器的其他部分之間設(shè)置的隔離燃燒、高溫的防火屏障，當(dāng)燃料氣球是以懸掛于飛行器其余部分頂部上空由若干燃料氣球組合而成的獨(dú)立燃?xì)馀摃r(shí)，以燃?xì)馀撆c飛行器其他部分之間的分隔空間為隔離燃燒、高溫的防火屏障；當(dāng)燃料氣球是以圍繞在飛行器其他部分周圍的、由若干燃料氣球組合而成的相連燃?xì)馀摃r(shí)，以燃?xì)馀撆c飛行器其他部分之間的、用防火滅火材料組成的間隔墻體作為防火屏障。
8.由權(quán)利要求1或2所述的高速遠(yuǎn)航程天然氣藍(lán)天飛船，其特征是飛行器的可燃?xì)怏w浮力氣球和“除燃料氣球外的飛行器其余部分”之間設(shè)置的隔離燃燒、高溫的防火屏障，當(dāng)可燃?xì)怏w浮力氣球是以懸掛于“除燃料氣球外的飛行器其余部分”頂部上空由若干可燃?xì)怏w浮力氣球組合而成的獨(dú)立燃?xì)馀摃r(shí)，以燃?xì)馀撆c“除燃料氣球外的飛行器其余部分”之間的分隔空間為隔離燃燒、高溫的防火屏障；當(dāng)可燃?xì)怏w浮力氣球是與“除燃料氣球外的飛行器其余部分”鄰接的、由若干可燃?xì)怏w浮力氣球組合而成的相連浮力氣艙時(shí)，以燃?xì)馀撆c“除燃料氣球外的飛行器其余部分”之間的、用防火滅火材料組成的間隔墻體作為防火屏障。
9.由權(quán)利要求1或2所述的高速遠(yuǎn)航程天然氣藍(lán)天飛船，其特征是燃料氣球、可燃?xì)怏w浮力氣球與飛行器其余部分之間的高溫自動(dòng)脫離保護(hù)裝置，當(dāng)燃料氣球、可燃?xì)怏w浮力氣球與飛行器其余部分以分隔空間作為一個(gè)保護(hù)屏障情形，采用一定溫度可燃，在高溫時(shí)可自動(dòng)切斷的材料，作為燃料氣球、可燃?xì)怏w浮力氣球與其他部分的連接繩索；當(dāng)燃料氣球、可燃?xì)怏w浮力氣球與飛行器其余部分以防火隔墻作相互屏障情形，采用以氫敏、熱敏元件起動(dòng)的脫扣機(jī)構(gòu)，用以在氫敏、熱敏起動(dòng)時(shí)，解除燃?xì)馀?、可燃?xì)怏w浮力氣艙與飛行器其余部分的整體連接
10.由權(quán)利要求1或2所述的高速遠(yuǎn)航程天然氣藍(lán)天飛船，其特征是飛行器所使用的作為產(chǎn)生動(dòng)力的燃料氣球中的燃料氣體，燃料氣體的能量利用方式為發(fā)動(dòng)機(jī)可采用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，或?yàn)椴捎脙?nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)為發(fā)動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)螺旋漿作為航行的推進(jìn)器；飛行器的調(diào)控飛行氣流的氣流泵，由內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)；調(diào)控浮力氣體在不同氣球之間分布的充氣泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。飛行器運(yùn)行及電動(dòng)機(jī)所需的電力，由內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組或燃料電池將燃料氣體的能量轉(zhuǎn)換為電能后供應(yīng)。
全文摘要
高速遠(yuǎn)航程天然氣藍(lán)天飛船，至少設(shè)有兩組浮力氣體容器——軟體氣球或軟體、硬體氣球，不同氣球組之間由管道連接，在管道上串聯(lián)壓力泵和充放氣閥門，依靠充氣氣球產(chǎn)生浮力；浮力裝置下部連接載人或載人兼載物容器；飛行器的氣球有燃料氣球和浮力氣球；飛行器使用燃料氣球中的燃料氣體，作為產(chǎn)生動(dòng)力推動(dòng)飛行器運(yùn)動(dòng)、支持飛行器運(yùn)行的能量；依靠浮力氣球中的氣體產(chǎn)生向上的升力；燃料和浮力氣球中的氣體是天然氣等，“燃料氣球和可燃?xì)怏w浮力氣球”與其余部分之間設(shè)置有防火屏障；裝備燃燒時(shí)可燃?xì)馇蜃詣?dòng)脫離飛行器的保護(hù)裝置。具有在可燃?xì)馇蛎撾x飛行器情形可產(chǎn)生浮力的充氣機(jī)構(gòu)。本發(fā)明特別適宜用作快速個(gè)人飛行工具，高速、遠(yuǎn)航民用航空交通工具。
文檔編號(hào)B64B1/00GK1718504SQ20051004122
公開日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月28日
發(fā)明者沈驪天 申請(qǐng)人:南京大學(xué)