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原文传递一种基于空气囊和氦气囊交互的飞艇浮重平衡控制方法

专利名称：	一种基于空气囊和氦气囊交互的飞艇浮重平衡控制方法
摘要：	一种基于空气囊和氦气囊交互的飞艇浮重平衡控制方法，涉及一种飞艇浮重平衡控制方法。驻空阶段氦气充满整个主囊体，计算主囊体内部氦气质量，计算驻空阶段的氦气密度，计算飞艇整体质量，假设主囊体内氦气在上升和下降阶段质量不变，计算任一高度处氦气的体积，求出任一高度处氦气的密度，在主囊体体积和任一高度处氦气的体积已知的情况下可求出空气囊体积，之后再计算出空气质量，计算出空气密度，求出飞艇处于任一高度处主囊体内氦气与空气交界处的位置，再求主囊体任一高度处的梯度压差，辅助控制飞艇的上升与下降。考虑了零压或负压的情况，能够计算出任一高度处主囊体内空气和氦气的质量、体积，辅助控制浮重平衡。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	黑龙江;23
申请人：	哈尔滨工业大学
发明人：	谭惠丰;林国昌;王长国;张季;马腾;马瑞强;高伟楠
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910786901.0
公开号：	CN110466731A
代理机构：	哈尔滨龙科专利代理有限公司
代理人：	高媛
分类号：	B64B1/60(2006.01);B;B64;B64B;B64B1
申请人地址：	150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号
主权项：	1.一种基于空气囊和氦气囊交互的飞艇浮重平衡控制方法，飞艇的主囊体构型采用双椭圆母线旋成体结构，飞艇的主囊体内设置有隔膜与主囊体内部下方围合成空气囊，主囊体内位于隔膜上方设置有多个氦气囊，其特征在于：所述控制方法包括：在驻空阶段，空气全部排出，氦气充满整个主囊体，通过下述公式一计算主囊体内部氦气质量：其中P表示外部空气压强与主囊体内部压差之和；V表示主囊体体积；M表示氦气的摩尔质量；R表示理想气体状态方程常数；T表示主囊体内稳态温度，通过下述公式二计算驻空阶段的氦气密度：其中ρ表示气体密度；m表示气体质量；V表示气体密度，通过下述公式三计算飞艇整体质量，在驻空阶段飞艇整体质量等于浮力：其中ρc表示主囊体外部空气与内部气体的密度差；h表示主囊体内测量点距离主囊体内该气体所在最低点的垂直高度；g取值为10N/kg；V表示主囊体体积；m表示飞艇整体质量，假设主囊体内氦气在上升和下降阶段质量不变，根据下述公式四计算任一高度处氦气的体积： P1V1＝P2V2，其中P1表示驻空阶段主囊体内部压强；V1表示主囊体体积；P2表示在上升和下降阶段的主囊体内部压强；V2表示任一高度处氦气的体积，通过公式二和公式四即可求出任一高度处氦气的密度，在主囊体体积V1和任一高度处氦气的体积V2已知的情况下可求出空气囊体积，公式五： Vair＝V1-V2，其中Vair表示空气囊体积；V1表示主囊体体积；V2表示氦气体积，之后再通过公式一计算出空气质量，通过公式二计算出空气密度，通过下列公式六求出飞艇处于任一高度处主囊体内氦气与空气交界处的位置h'：其中，a表示椭球长轴尺寸；b表示椭球短轴尺寸，再通过下述公式七求主囊体任一高度处的梯度压差： Δpgra(h)＝(ρair-ρhe)gh＝ρcgh，其中，ρair表示某一高度的空气密度；ρhe表示主囊体内氦气的平均密度，通过上述公式一～公式七辅助计算浮重平衡控制飞艇的上升与下降，具体为对空气质量的行控制，在飞艇上升时逐渐排出空气囊内的空气，使得飞艇重力小于浮力，从而上升，下降时逐渐吸入空气，使得飞艇重力大于浮力，从而下降。
所属类别：	发明专利