氫氣再生太陽能動力的飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本技術(shù)總體上涉及航空航天和飛行器，并且更具體地講，涉及混合飛行器和飛艇。
【背景技術(shù)】
[0002]飛行器，例如飛艇，使用例如氦氣或氫氣的上升氣體來提供升力?；旌巷w行器從上升氣體以及從同樣提供空氣動力學(xué)升力的翼形機翼二者來獲得升力。太陽能混合飛行器在其殼層上使用大的表面積來收集用于發(fā)電的太陽能輻射，以便給電力驅(qū)動的螺旋槳供電。
[0003]然而，由于全世界缺乏氦氣，使用氫氣作為有浮力的氣體又重新受到關(guān)注。
[0004]由于滲漏，有浮力的氣體需要補充，通常要求連接上有浮力的氣體的供給口。當(dāng)飛行器在遠處或遠離具有補給站的工業(yè)中心時，這會有困難。
[0005]因此會非常需要一種解決這些問題的改進型的混合飛行器設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]一般而言，本發(fā)明提供一種飛行器，例如飛艇，它具有能夠再生并因此為飛行器補給氫氣的氫氣再生能力。氫氣再生的實現(xiàn)一般而言是通過從飛行器表面(例如，雨水、露水、凝結(jié)等)或從機載的水箱收集水，然后使用電解法將水轉(zhuǎn)換成氫氣。從這種機載電解水產(chǎn)生的氫氣用于補給入容納氣體的殼層，以補償從殼層滲漏的任何氫氣。
[0007]因此，本發(fā)明的一方面涉及一種飛行器，包括容納氫氣的殼層，將水轉(zhuǎn)換成氫氣的電解器，以及使用通過電解器產(chǎn)生的氫氣再添滿容納氫氣的殼層的氫氣補給系統(tǒng)。在一個實施例中，所述飛行器包括用于從所述的容納氫氣的殼層收集水的水收集系統(tǒng)，以供應(yīng)水到所述的電解器。
[0008]本發(fā)明的另一方面涉及一種氫燃料飛行器，包括:容納氫氣的殼層，將水轉(zhuǎn)換成氫氣的電解器，使用通過所述電解器產(chǎn)生的氫氣再添滿容納氫氣的殼層的氫氣補給系統(tǒng)，以及用于推進所述飛行器的氫燃料推進系統(tǒng)。在一個實施例中，所述飛行器包括用于從所述容納氫氣的殼層收集水以供應(yīng)到所述電解器的水收集系統(tǒng)。
[0009]以下參照附圖描述本發(fā)明的其他的方面。
【附圖說明】
[0010]從結(jié)合附圖的以下詳細描述會明白本技術(shù)的進一步特征和優(yōu)點，其中:
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的飛行器的等軸視圖；
[0012]圖2是圖1所示的飛行器的一個側(cè)視圖；并且
[0013]圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的全氫式飛行器的一個側(cè)視圖。
[0014]要注意，在整個附圖中，類似的特征用相同的附圖標(biāo)記表示。
【具體實施方式】
[0015]在圖1和圖2所不的實施例中，飛行器10包括容納氫氣的殼層20，將水轉(zhuǎn)換成氫氣的電解器30，以及一個氫氣補給系統(tǒng)，該氫氣補給系統(tǒng)使用通過電解器產(chǎn)生的氫氣再添滿容納氫氣的殼層。在這個特定實施例中，所述的飛行器是一種混合飛行器。在圖示的實施例中，該混合飛行器的所述殼層容納有氫氣(H2)作為有浮力的氣體，用于提供升力或者結(jié)合空氣動力學(xué)產(chǎn)生的機翼升力提供至少一部分升力給該混合飛行器。
[0016]如圖示的實施例所示，混合飛行器的殼層20包括一個非剛性的翼形可充氣結(jié)構(gòu)22，這個翼形可充氣結(jié)構(gòu)包括一種機翼幾何形狀，可提供除殼層內(nèi)的氫氣提供的浮力之外的空氣動力學(xué)升力。所述的殼層內(nèi)具有一個或多個氫氣單元24。
[0017]太陽能輻射收集元件(例如，光伏太陽能電池板40)收集太陽能輻射，以從太陽能輻射產(chǎn)生電力。所述的太陽能電池板40可以安裝在太陽能電池板固定網(wǎng)架25上，該網(wǎng)架連接到殼層的外表面上或者直接嵌入所述的殼層中。太陽能用于給例如如圖所示的主發(fā)動機50和輔助發(fā)動機52的各發(fā)動機供電。這些發(fā)動機驅(qū)動用于提供向前推力的螺旋槳。太陽能產(chǎn)生的電力也可以用于給例如方向舵、襟翼和/或副翼的控制表面60供電。盡管可以像圖示的實施例一樣可提供固定的起落架，太陽能產(chǎn)生的電力也可以用于供給可收放的起落架70實現(xiàn)縮回和展開。來自太陽能電池板的電力也可以用于給機載電子產(chǎn)品(例如，通信裝置、導(dǎo)航設(shè)備、防撞燈、機載照明、加熱、冷卻、通風(fēng)等)供電。過量的電力可以存儲在飛行器上機載的電池或超級電容器中。來自太陽能電池板(或來自電池或超級電容器)的電力也用于產(chǎn)生氫氣的水的電解。
[0018]水收集系統(tǒng)收集來自任意多個來源的水，包括雨水、露水和凝結(jié)(或者甚至來自融雪)。如附圖中的實例所示，水收集系統(tǒng)包括設(shè)置在殼層的外表面內(nèi)的水收集渠道80。水收集系統(tǒng)包括用于接收來自水收集渠道的水的貯水器及過濾床。貯水器用于存儲產(chǎn)生氫氣的水。過濾床對水進行過濾以清除灰塵、污垢或碎肩，以便給電解器提供純水。貯存箱和過濾床在圖中共同地用附圖標(biāo)記32表示。
[0019]除所述的電解器之外，氫氣補給系統(tǒng)包括用于供應(yīng)氫氣到殼層內(nèi)的一個或多個氫氣單元的氫氣歧管26。去離子塔34可以如圖所示被設(shè)置(或其他去離子系統(tǒng)，例如離子交換系統(tǒng))。
[0020]因此，從飛行器收集的水用于產(chǎn)生氫氣。這種機載氫氣制備使得在需要時自動補給氫氣成為可能。當(dāng)在遠處工作時，依賴于例如儲氫罐或換料站的補給設(shè)施并不現(xiàn)實，因為這種設(shè)施并不總是可以使用并且/或者運行。因此，具有產(chǎn)生作為升力氣體的氫氣用于定期補給或補充的機載系統(tǒng)，就使得飛行器完全自力更生并且自給自足。
[0021]可選地，飛行器可以包括一個氫氣壓力傳感器，用于計量、感測或檢測在內(nèi)部殼層中的氫氣壓力。這種壓力傳感器可以提供一個壓力信號給微處理器、微控制器、計算機、計算設(shè)備、ASIC芯片或其他控制電路，用于通過計量器、顯示器、儀表或讀出器來表示在殼層內(nèi)的氫氣壓力，或者可替代地，顯示出預(yù)設(shè)的工作壓力與殼層內(nèi)的氫氣的實際壓力之間的壓差。這種計量器或讀出器可以用于確定何時需要補充氫氣，也可以給飛行器操作員提供警報或警告，以表示氫氣壓過低并且需要補充?？蛇x地，當(dāng)控制系統(tǒng)接收到表示氣壓已降低到規(guī)定水平以下的信號時，控制系統(tǒng)可以通過自動控制氫氣歧管中的閥門，自動補充氫氣到內(nèi)部殼層中。
[0022]在一個具體實施例中，所述的殼層是一種具有一個內(nèi)部殼層和外部殼層的雙殼體。這種結(jié)構(gòu)提供一種失效保護氫安全殼系統(tǒng)。由于具有這種雙殼層設(shè)計，內(nèi)部殼層容納氫氣(升力氣體)，并且外部殼層容納惰性氣體(氮氣、氦氣等)。內(nèi)部殼層和外部殼層的體積比可以這樣選擇，使得內(nèi)部殼層的任何泄漏或故障不會導(dǎo)致氫氣與空氣的混合比例上升到大于4: 100 (以體積計)。此外，所述的殼層優(yōu)選地由氫氣滲漏率不超過2L/m2/天的織物制成。
[0023]在另一個實施例中，飛行器可以具有進水口或進水端，用于接收供水到貯水器中。當(dāng)水收集器所收集的水不足的情況下，這允許手動添加水到貯水器中。換句話講，如果雨水、露水、