一種高空氣球搭載與放飛太陽能飛行器的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無人機技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高空氣球搭載與放飛太陽能飛行器的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]臨近空間一般是指距地面20_100km高度的空間區(qū)域，是跨接航空與航天的新興戰(zhàn)略空間。平流層是臨近空間的重要組成部分發(fā)展平流層飛行器，對于建設(shè)空天一體的安全體系意義重大。高空氣球主要用于將探空儀器攜帶到高空，以便進行溫度、壓力、濕度和風等氣象要素的探測，也可以攜帶設(shè)備完成信號中繼、科學(xué)實驗、軍情監(jiān)測等任務(wù)。高空氣球是研究平流層的重要工具，特別是對氣象學(xué)發(fā)展和高空飛行器的設(shè)計起到了重要作用。
[0003]太陽能飛行器是典型的平流層飛行器，利用平流層特殊的環(huán)境特征，基于能源、材料、推進、控制等先進技術(shù)，實現(xiàn)在持久飛行，在信息獲取、信息對抗方面具有獨特優(yōu)勢。安全成功進入平流層是太陽能飛行器飛行試驗工作的第一步，是實現(xiàn)長期持久飛行關(guān)鍵技術(shù)驗證的前提。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種太陽能飛行器安全進入平流層的系統(tǒng)和方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高空氣球搭載與放飛太陽能飛行器的系統(tǒng)和方法。
[0006]—種高空氣球搭載與放飛太陽能飛行器的系統(tǒng)，包括放置于地面的地面站和依次順序連接的高空氣球、萬向節(jié)、第一爆破解鎖裝置、降落傘、柔性連接裝置、設(shè)備吊艙、第二爆破解鎖裝置和太陽能飛行器；
[0007]所述設(shè)備吊的組成構(gòu)件包括外層的殼體和內(nèi)層的保溫層，保溫層內(nèi)部固定溫度監(jiān)控模塊、衛(wèi)星信號處理模塊、數(shù)傳電臺、圖傳發(fā)射機、廣角相機、主控制器和電源；
[0008]所述殼體和保溫層在同一方向上有一窗口，便于廣角相機穿過窗口后進行外部觀測；
[0009]電源用于向溫度監(jiān)控模塊、衛(wèi)星信號處理模塊、數(shù)傳電臺、圖傳發(fā)射機和主控制器供電；
[0010]溫度監(jiān)控模塊用于監(jiān)測設(shè)備吊艙的內(nèi)外溫度，并反饋到主控制器；
[0011]衛(wèi)星信號處理模塊用于測量設(shè)備吊艙在空間中的位置和高度，并反饋到主控制器；
[0012]主控制器用于測量設(shè)備吊艙的升降速度和加速度以及匯總設(shè)備吊艙的溫度、位置和高度，將上述數(shù)據(jù)傳達給數(shù)傳電臺；同時控制第一爆破解鎖裝置和第二爆破解鎖裝置的爆破；
[0013]數(shù)傳電臺用于將接收到的主控制器信息傳達給地面站，以及接收地面站的操控指令并將操作指令傳達給主控制器，所述操作指令為第一爆破解鎖裝置和第二爆破解鎖裝置的爆破指令；
[0014]廣角相機用于拍攝太陽能飛行器上升過程中的實時影像，并將其傳達給圖傳發(fā)射機；
[0015]圖傳發(fā)射機用于將廣角相機拍攝的太陽能飛行器的實時影像通過無線電傳給地面站；
[0016]所述地面站用于接收設(shè)備吊艙和太陽能飛行器的數(shù)據(jù)信息、接收和顯示太陽能飛行器的實時影像以及操控太陽能飛行器。
[0017]優(yōu)選地，所述柔性連接裝置為繩索。
[0018]進一步，所述太陽能飛行器為雙機身飛行器，太陽能飛行器的兩個機身通過四根吊繩水平吊掛在設(shè)備吊艙的下面；
[0019]其中，四根吊繩的一端固連在設(shè)備吊艙下面，另一端分別穿過太陽能飛行器機身上的四個吊環(huán)后匯集在一起，然后固連第二爆破解鎖裝置。
[0020]進一步，保溫層的制作材料為PVC泡沫，殼體的制作材料為聚乙烯泡沫。
[0021]基于上述高空氣球搭載與放飛太陽能飛行器系統(tǒng)進行太陽能飛行器搭載與放飛的方法，包括如下步驟：
[0022]S1，使用高空氣球?qū)⑻柲茱w行器以及設(shè)備吊艙搭載上升到預(yù)定高度；
[0023]S2,第二爆破解鎖裝置爆破，將設(shè)備吊艙和太陽能飛行器分離;太陽能飛行器分離后，高空氣球攜帶設(shè)備吊艙繼續(xù)上升；
[0024]S3,地面站操控太陽能飛行器轉(zhuǎn)入飛行巡航；
[0025]S4，第一爆破解鎖裝置爆破，將高空氣球和設(shè)備吊艙間分離；
[〇〇26] S5，設(shè)備吊艙通過降落傘進行回收。
[0027]本發(fā)明通過高空氣球搭載太陽能飛行器可以減小對流層風對太陽能飛行器的影響，從而使其安全可靠地過渡到平流層;整個搭載放飛系統(tǒng)使用的繩索、降落傘、萬向節(jié)等結(jié)構(gòu)均為簡易可靠的物品，使本方面搭載放飛系統(tǒng)具有構(gòu)造簡單、成本低廉的優(yōu)點。而且高空氣球載重量大，可以長時間滯空，同時設(shè)備吊艙可以與地面站實時通訊，并且能將太陽能飛行器上升過程中的影像實時傳輸?shù)降孛嬲疽怨┑孛嬷笓]人員參考和決策，在穩(wěn)定搭載太陽能飛行器上升至鄰近空間方面具有獨特優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明高空氣球搭載與放飛太陽能飛行器的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2為本發(fā)明設(shè)備吊艙的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0〇3〇]圖3為本發(fā)明設(shè)備吊艙的內(nèi)部設(shè)備原理圖。
[0031 ]圖4為本發(fā)明太陽能飛行器搭載與放飛的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0032]—種高空氣球搭載與放飛太陽能飛行器的系統(tǒng)，如圖1所示，所述系統(tǒng)包括放置于地面的地面站100和依次順序連接的高空氣球1、萬向節(jié)2、第一爆破解鎖裝置31、降落傘4、柔性連接裝置5、設(shè)備吊艙6、第二爆破解鎖裝置32和太陽能飛行器7，所述柔性連接裝置5為繩索；
[0033]所述太陽能飛行器7為雙機身飛行器，太陽能飛行器7的兩個機身通過四根吊繩水平吊掛在設(shè)備吊艙6的下面；
[0034]其中，四根吊繩的一端固連在設(shè)備吊艙6下面，另一端分別穿過太陽能飛行器7機身上的四個吊環(huán)后匯集在一起，然后固連第二爆破解鎖裝置32;
[0035]如圖2所示，所述設(shè)備吊艙6組成構(gòu)件包括外層的殼體16和內(nèi)層的保溫層15,保溫層15內(nèi)部固定溫度監(jiān)控模塊8、衛(wèi)星信號處理模塊9、數(shù)傳電臺10、圖傳發(fā)射機11、廣角相機12、主控制器13和電源14;
[0036]其中，保溫層15的制作材料為PVC(聚氯乙烯)泡沫，可以減小平流層超低溫環(huán)境對設(shè)備吊艙6內(nèi)儀器設(shè)備的影響;殼體16的制作材料為聚乙烯泡沫，其具有減震作用，在設(shè)備吊艙6降落回收時能保護內(nèi)部儀器設(shè)備；
[〇〇37]所述殼體16和保溫層15在同一方向上有一窗口，便于廣角相機12穿過窗口后進行外部觀測；
[〇〇38]如圖3所示，電源14用于向溫度監(jiān)控模塊8、衛(wèi)星信號處理模塊9、數(shù)傳電臺10、圖傳發(fā)射機11和主控制器13供電；
[0039]溫度監(jiān)控模塊8用于監(jiān)測設(shè)備吊艙6的內(nèi)外溫度，并反饋到主控制器13;
[0040]衛(wèi)星信號處理模塊9用于測量設(shè)備吊艙6在空間中的位置和高度，并反饋到主控制器13;
[0041]主控制器13用于測量設(shè)備吊艙6的升降速度和加速度以及匯總設(shè)備吊艙6的溫度、位置和高度，將上述數(shù)據(jù)傳達給數(shù)傳電臺10;同時控制第一爆破解鎖裝置31和第二爆破解鎖裝置32的爆破；
[0042]數(shù)傳電臺10用于將接收到的主控制器13信息傳達給地面站，以及接收地面站的操控指令并將操作指令傳達給主控制器13,所述操作指令為第一爆破解鎖裝置31和第二爆破解鎖