本實(shí)用新型屬于飛行器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)舵面結(jié)構(gòu)的飛艇。

背景技術(shù)：

飛艇是一種輕于空氣的飛行器，一般由艇體、推進(jìn)裝置、舵面及艇倉(cāng)構(gòu)成。其中推進(jìn)裝置為飛艇提供前向的推力，通過(guò)控制舵面可以改變飛艇的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)在前進(jìn)中左旋、右旋、上升、下降等基本動(dòng)作。傳統(tǒng)飛艇的推進(jìn)裝置只能提供向前的推力，行進(jìn)過(guò)程中需積累一定速度舵面才能起到控制作用，所以上升、下降、轉(zhuǎn)彎時(shí)都需要較長(zhǎng)的滑行距離，因此傳統(tǒng)飛艇只能在較大的空曠的空間飛行，不適合在有限的小型空間內(nèi)飛行。但由于飛艇的安全性(氦氣密度小于空氣密度，氦氣飛艇不會(huì)因?yàn)殡娮釉O(shè)備失控而從高空墜落；艇囊為柔性材料，碰撞時(shí)產(chǎn)生的破壞性較小)，因此研究適合于室內(nèi)飛行的飛艇很有必要。

一種更為詳細(xì)的理解：傳統(tǒng)飛艇設(shè)計(jì)中采用縱向推進(jìn)裝置，推進(jìn)裝置只能產(chǎn)生向前的推力，推動(dòng)飛艇前進(jìn)。該推進(jìn)系統(tǒng)唯一能改變的是通過(guò)改變螺旋槳轉(zhuǎn)速來(lái)改變推進(jìn)力的大小。舵面分為升降舵和方向舵。和固定翼的舵面一樣，只有氣流流過(guò)舵面并且達(dá)到一定速度時(shí)時(shí)舵面才能起到控制作用。因此飛艇必須在前行過(guò)程中并且達(dá)到一定的速度才能夠改變飛行狀態(tài)，若無(wú)外界因素影響只在原地懸停則舵面無(wú)效。這就使得傳統(tǒng)飛艇必須在前進(jìn)過(guò)程中上升、下降、左旋、右旋，而不能在懸停時(shí)或速度很小時(shí)做出上述動(dòng)作，因此傳統(tǒng)飛艇無(wú)法低速機(jī)動(dòng)飛行，也無(wú)法迅速空中剎車(chē)。若在大型體育場(chǎng)館、會(huì)議室等使用飛艇，就會(huì)出現(xiàn)不能及時(shí)上升、下降、轉(zhuǎn)彎等造成飛艇與墻壁等進(jìn)行碰撞，造成危險(xiǎn)。因此傳統(tǒng)飛艇只有在較大的空間內(nèi)才能實(shí)現(xiàn)上升、下降、左旋、右旋等動(dòng)作，這就使得傳統(tǒng)飛艇的機(jī)動(dòng)性較低，不能夠在有限的室內(nèi)空間內(nèi)完成各種動(dòng)作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種增加了矢量推力，推力控制靈活的；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的；可實(shí)現(xiàn)在懸停時(shí)或速度很小時(shí)前飛、退飛、原地上升、原地下降、原地轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作，機(jī)動(dòng)性好的無(wú)舵面結(jié)構(gòu)的飛艇。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種無(wú)舵面結(jié)構(gòu)的飛艇，其包括艇體，艇體兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)有矢量推進(jìn)裝置，每個(gè)矢量推進(jìn)裝置均包括y軸轉(zhuǎn)桿、z軸轉(zhuǎn)桿和固定于艇體上的第一驅(qū)動(dòng)裝置，第一驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)y軸轉(zhuǎn)桿沿自身的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，且y軸轉(zhuǎn)桿的中心軸線與艇體長(zhǎng)度方向上的中心線垂直；y軸轉(zhuǎn)桿上固定安裝有第二驅(qū)動(dòng)裝置，第二驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸的中心軸線與y軸轉(zhuǎn)桿的中心軸線垂直；z軸轉(zhuǎn)桿垂直固定于第二驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸上，z軸轉(zhuǎn)桿遠(yuǎn)離第二驅(qū)動(dòng)裝置的端部上安裝有動(dòng)力推進(jìn)器。

本實(shí)用新型的飛艇設(shè)計(jì)中，引入了多維度的矢量推進(jìn)裝置，以飛艇前向?yàn)閤軸正方向，艇體右側(cè)為y軸正方向，垂直艇體向上為z軸正方向。該矢量推進(jìn)裝置中，動(dòng)力推進(jìn)器可繞y軸360度旋轉(zhuǎn)，可在艇體的一側(cè)，繞z軸180度旋轉(zhuǎn)；同時(shí)可通過(guò)改變螺旋槳轉(zhuǎn)速來(lái)改變推力的大小。通過(guò)對(duì)左右兩個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)及飛艇整體的物理建模，可得到各種操作下的推力輸出方式，比如飛艇需要原地上升時(shí)，只需兩套矢量推進(jìn)裝置全部向上，推力向下，螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生向上的升力，則飛艇可原地上升；飛艇需要左旋時(shí)，左側(cè)推力向前，右側(cè)推力向后，反作用力即可對(duì)艇體產(chǎn)生左旋效果；反之，下降和右旋同理。這樣就使得飛艇能夠在一個(gè)狹小的空間內(nèi)完成各種動(dòng)作。而且為螺旋槳配備的涵道能夠有效防止螺旋槳在飛艇運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與其他物體碰撞發(fā)生危險(xiǎn)。

本實(shí)用新型使用矢量推進(jìn)裝置的無(wú)舵面飛艇，推進(jìn)裝置為飛艇提供矢量推力，使飛艇能夠在矢量推力的推動(dòng)下，在懸停時(shí)或速度很小時(shí)，完成上升、下降、左旋、右旋等動(dòng)作，甚至可實(shí)現(xiàn)退飛。這樣一來(lái)就減少了傳統(tǒng)飛艇在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中必須伴隨前行的弊端，在狹小空間內(nèi)應(yīng)用飛艇成為可能。

本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在于：

1)為飛艇增加了矢量推力，可將推力直接反應(yīng)在飛艇運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化上，控制靈活。

2)無(wú)舵面結(jié)構(gòu)，在原安裝舵面的艇體部位無(wú)需做額外加固，艇體結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)飛艇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

3)使用矢量推進(jìn)裝置的無(wú)舵面飛艇可實(shí)現(xiàn)在懸停時(shí)或速度很小時(shí)，前飛、急剎、退飛、原地上升、原地下降、原地轉(zhuǎn)彎等傳統(tǒng)飛艇不能夠?qū)崿F(xiàn)的動(dòng)作，機(jī)動(dòng)性好。

4)由于矢量推進(jìn)裝置的存在，無(wú)需像傳統(tǒng)飛艇一樣使用舵面控制飛艇姿態(tài)，從而改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使得使用矢量推進(jìn)裝置的無(wú)舵面飛艇在完成各種動(dòng)作時(shí)，無(wú)姿態(tài)上的變化，是一種更加穩(wěn)定的飛行平臺(tái)，無(wú)論用于室內(nèi)，還是室外的航空拍攝、安全巡視等功能都更容易實(shí)現(xiàn)，尤其適用于體育館、會(huì)議室、電影院等公共場(chǎng)所。

具體地，動(dòng)力推進(jìn)器為安裝于z軸轉(zhuǎn)桿中的無(wú)刷舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺旋槳；采用無(wú)刷舵機(jī)為動(dòng)力，無(wú)刷電子調(diào)速器可對(duì)無(wú)刷舵機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，以及剎車(chē)功能。使用模型遙控器對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行控制，即可完成在地面上控制飛艇的各種動(dòng)作。這樣就可以在大型室內(nèi)場(chǎng)所控制飛艇，來(lái)進(jìn)行航空拍攝、信號(hào)中繼等功能，且也可以用于室外。

優(yōu)選地，艇體材料為pvc，且內(nèi)充氦氣；質(zhì)量輕盈，材質(zhì)柔軟，碰撞時(shí)產(chǎn)生的破壞性較小。目前市場(chǎng)上最流行的是層壓材料。其結(jié)構(gòu)由：防老化層-膠粘層-阻氣層-膠粘層-編織式載荷承載層-膠粘層壓制而成的。防老化層最好的材料就是PVF(聚氟乙烯)其綜合性能都很優(yōu)良。阻氣層的材料分兩類(lèi)：涂層材料和薄膜材料。涂層材料中的丁基性能很優(yōu)良，薄膜材料中的尼龍.莎綸綜合性能都很好。編織式載荷承載層：滌綸。

相比傳統(tǒng)材料，本實(shí)用新型的飛艇蒙皮材料為pvc，強(qiáng)度高，臨界空間飛艇的艇囊體積能做的更大，能攜帶更多有效載荷；重量輕，材料密度小會(huì)使飛艇凈浮力不易喪失，甚至可升到平流層高度；環(huán)境性(耐候性)好，可適用于平流層上的環(huán)境惡劣、晝夜溫差、超強(qiáng)紫外線輻射、高輻射、高臭氧，本實(shí)用新型的蒙皮材料適應(yīng)這些特殊復(fù)雜環(huán)境。此外，材料為pvc還帶來(lái)其它有益性能如抗皺折性、為保持飛艇外型所需的抗蠕變性能、縫合工藝性、易于修補(bǔ)性等。氦氣滲漏性能強(qiáng)，不論飛艇采用氫氣或氦氣為浮升氣體，都需長(zhǎng)期工作，滲漏性能顯得十分非常重要。如果使用氫氣則浮空氣體時(shí)，由于氫氣分子比氦氣分子更小，對(duì)材料阻滲漏性能要求會(huì)更高。

具體地，第一驅(qū)動(dòng)裝置包括安裝于艇體內(nèi)的支架和安裝于支架上的電機(jī)，電機(jī)的輸出軸通過(guò)皮帶和皮帶輪傳動(dòng)連接y軸轉(zhuǎn)桿；通過(guò)皮帶和皮帶輪傳動(dòng)可實(shí)現(xiàn)調(diào)速的功能。

進(jìn)一步地，第一驅(qū)動(dòng)裝置、第二驅(qū)動(dòng)裝置和無(wú)刷舵機(jī)的動(dòng)力來(lái)源為鋰聚合物電池，安全性能好、厚度小、重量輕、容量大。

進(jìn)一步地，z軸轉(zhuǎn)桿通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸鉸接于y軸轉(zhuǎn)桿上；并且由于第二驅(qū)動(dòng)裝置固定安裝于y軸轉(zhuǎn)桿上，因此該結(jié)構(gòu)緊湊，減小了矢量推進(jìn)裝置的體積，進(jìn)一步減小了飛艇的體積，便于飛艇室內(nèi)飛行。

本實(shí)用新型的一種無(wú)舵面結(jié)構(gòu)的飛艇的有益效果是：

1)為飛艇增加了矢量推力，可將推力直接反應(yīng)在飛艇運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化上，控制靈活。

2)無(wú)舵面結(jié)構(gòu)，在原安裝舵面的艇體部位無(wú)需做額外加固，艇體結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)飛艇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

3)使用矢量推進(jìn)裝置的無(wú)舵面飛艇可實(shí)現(xiàn)在懸停時(shí)或速度很小時(shí)，前飛、急剎、退飛、原地上升、原地下降、原地轉(zhuǎn)彎等傳統(tǒng)飛艇不能夠?qū)崿F(xiàn)的動(dòng)作，機(jī)動(dòng)性好。

4)由于矢量推進(jìn)裝置的存在，無(wú)需像傳統(tǒng)飛艇一樣使用舵面控制飛艇姿態(tài)，從而改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使得使用矢量推進(jìn)裝置的無(wú)舵面飛艇在完成各種動(dòng)作時(shí)，無(wú)姿態(tài)上的變化，是一種更加穩(wěn)定的飛行平臺(tái)，無(wú)論用于室內(nèi)的航空拍攝、安全巡視等功能都更容易實(shí)現(xiàn)，尤其適用于體育館、會(huì)議室、電影院等公共場(chǎng)所。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型的一種無(wú)舵面結(jié)構(gòu)的飛艇的左視圖；

圖2是本實(shí)用新型的一種無(wú)舵面結(jié)構(gòu)的飛艇的主視圖；

圖3是本實(shí)用新型的一種無(wú)舵面結(jié)構(gòu)的飛艇的矢量推進(jìn)裝置的三維示意圖；

圖4是本實(shí)用新型的一種無(wú)舵面結(jié)構(gòu)的飛艇的矢量推進(jìn)裝置的主視圖；

圖5是本實(shí)用新型的一種無(wú)舵面結(jié)構(gòu)的飛艇的矢量推進(jìn)裝置的俯視圖。

其中:1.艇體；2.y軸轉(zhuǎn)桿；3.z軸轉(zhuǎn)桿；4.第一驅(qū)動(dòng)裝置，401.支架，402.電機(jī)；5.第二驅(qū)動(dòng)裝置；6.動(dòng)力推進(jìn)器。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。

如圖1-圖5所示的本實(shí)用新型的一種無(wú)舵面結(jié)構(gòu)的飛艇的具體實(shí)施例，其包括艇體1，艇體1兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)有矢量推進(jìn)裝置，每個(gè)矢量推進(jìn)裝置均包括y軸轉(zhuǎn)桿2、z軸轉(zhuǎn)桿3和固定于艇體1上的第一驅(qū)動(dòng)裝置4，第一驅(qū)動(dòng)裝置4用于驅(qū)動(dòng)y軸轉(zhuǎn)桿2沿自身的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，且y軸轉(zhuǎn)桿2的中心軸線與艇體1長(zhǎng)度方向上的中心線垂直；y軸轉(zhuǎn)桿2上固定安裝有第二驅(qū)動(dòng)裝置5，第二驅(qū)動(dòng)裝置5的輸出軸的中心軸線與y軸轉(zhuǎn)桿2的中心軸線垂直；z軸轉(zhuǎn)桿3垂直固定于第二驅(qū)動(dòng)裝置5的輸出軸上，z軸轉(zhuǎn)桿3遠(yuǎn)離第二驅(qū)動(dòng)裝置5的端部上安裝有動(dòng)力推進(jìn)器6。

本實(shí)施例的飛艇設(shè)計(jì)中，引入了多維度的矢量推進(jìn)裝置，以飛艇前向?yàn)閤軸正方向，艇體右側(cè)為y軸正方向，垂直艇體向上為z軸正方向。該矢量推進(jìn)裝置中，動(dòng)力推進(jìn)器6可繞y軸360度旋轉(zhuǎn)，可在艇體的一側(cè)，繞z軸180度旋轉(zhuǎn)；同時(shí)可通過(guò)改變螺旋槳轉(zhuǎn)速來(lái)改變推力的大小。通過(guò)對(duì)左右兩個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)及飛艇整體的物理建模，可得到各種操作下的推力輸出方式，比如飛艇需要原地上升時(shí)，只需兩套矢量推進(jìn)裝置全部向上，推力向下，螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生向上的升力，則飛艇可原地上升；飛艇需要左旋時(shí)，左側(cè)推力向前，右側(cè)推力向后，反作用力即可對(duì)艇體產(chǎn)生左旋效果；反之，下降和右旋同理。這樣就使得飛艇能夠在一個(gè)狹小的空間內(nèi)完成各種動(dòng)作。而且為螺旋槳配備的涵道能夠有效防止螺旋槳在飛艇運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與其他物體碰撞發(fā)生危險(xiǎn)。

本實(shí)施例使用矢量推進(jìn)裝置的無(wú)舵面飛艇，推進(jìn)裝置為飛艇提供矢量推力，使飛艇能夠在矢量推力的推動(dòng)下，在懸停時(shí)或速度很小時(shí)，完成上升、下降、左旋、右旋等動(dòng)作，甚至可實(shí)現(xiàn)退飛。這樣一來(lái)就減少了傳統(tǒng)飛艇在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中必須伴隨前行的弊端，在狹小空間內(nèi)應(yīng)用飛艇成為可能。

本實(shí)施例優(yōu)點(diǎn)在于：

1)為飛艇增加了矢量推力，可將推力直接反應(yīng)在飛艇運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化上，控制靈活。

2)無(wú)舵面結(jié)構(gòu)，在原安裝舵面的艇體部位無(wú)需做額外加固，艇體結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)飛艇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

3)使用矢量推進(jìn)裝置的無(wú)舵面飛艇可實(shí)現(xiàn)在懸停時(shí)或速度很小時(shí)，前飛、急剎、退飛、原地上升、原地下降、原地轉(zhuǎn)彎等傳統(tǒng)飛艇不能夠?qū)崿F(xiàn)的動(dòng)作，機(jī)動(dòng)性好。

4)由于矢量推進(jìn)裝置的存在，無(wú)需像傳統(tǒng)飛艇一樣使用舵面控制飛艇姿態(tài)，從而改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使得使用矢量推進(jìn)裝置的無(wú)舵面飛艇在完成各種動(dòng)作時(shí)，無(wú)姿態(tài)上的變化，是一種更加穩(wěn)定的飛行平臺(tái)，無(wú)論用于室內(nèi)，還是室外的航空拍攝、安全巡視等功能都更容易實(shí)現(xiàn)，尤其適用于體育館、會(huì)議室、電影院等公共場(chǎng)所。

具體地，動(dòng)力推進(jìn)器6為安裝于z軸轉(zhuǎn)桿3中的無(wú)刷舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺旋槳；采用無(wú)刷舵機(jī)為動(dòng)力，無(wú)刷電子調(diào)速器可對(duì)無(wú)刷舵機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，以及剎車(chē)功能。使用模型遙控器對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行控制，即可完成在地面上控制飛艇的各種動(dòng)作。這樣就可以在大型室內(nèi)場(chǎng)所控制飛艇，來(lái)進(jìn)行航空拍攝、信號(hào)中繼等功能，且也可以用于室外。

優(yōu)選地，艇體1材料為pvc，且內(nèi)充氦氣；質(zhì)量輕盈，材質(zhì)柔軟，碰撞時(shí)產(chǎn)生的破壞性較小。目前市場(chǎng)上最流行的是層壓材料。其結(jié)構(gòu)由：防老化層-膠粘層-阻氣層-膠粘層-編織式載荷承載層-膠粘層壓制而成的。防老化層最好的材料就是PVF(聚氟乙烯)其綜合性能都很優(yōu)良。阻氣層的材料分兩類(lèi)：涂層材料和薄膜材料。涂層材料中的丁基性能很優(yōu)良，薄膜材料中的尼龍.莎綸綜合性能都很好。編織式載荷承載層：滌綸。

相比傳統(tǒng)材料，本實(shí)施例的飛艇蒙皮材料為pvc，強(qiáng)度高，臨界空間飛艇的艇囊體積能做的更大，能攜帶更多有效載荷；重量輕，材料密度小會(huì)使飛艇凈浮力不易喪失，甚至可升到平流層高度；環(huán)境性(耐候性)好，可適用于平流層上的環(huán)境惡劣、晝夜溫差、超強(qiáng)紫外線輻射、高輻射、高臭氧，本實(shí)施例的蒙皮材料適應(yīng)這些特殊復(fù)雜環(huán)境。此外，材料為pvc還帶來(lái)其它有益性能如抗皺折性、為保持飛艇外型所需的抗蠕變性能、縫合工藝性、易于修補(bǔ)性等。氦氣滲漏性能強(qiáng)，不論飛艇采用氫氣或氦氣為浮升氣體，都需長(zhǎng)期工作，滲漏性能顯得十分非常重要。如果使用氫氣則浮空氣體時(shí)，由于氫氣分子比氦氣分子更小，對(duì)材料阻滲漏性能要求會(huì)更高。

具體地，第一驅(qū)動(dòng)裝置4包括安裝于艇體1內(nèi)的支架401和安裝于支架401上的電機(jī)402，電機(jī)402的輸出軸通過(guò)皮帶和皮帶輪傳動(dòng)連接y軸轉(zhuǎn)桿2；通過(guò)皮帶和皮帶輪傳動(dòng)可實(shí)現(xiàn)調(diào)速的功能。

進(jìn)一步地，第一驅(qū)動(dòng)裝置4、第二驅(qū)動(dòng)裝置5和無(wú)刷舵機(jī)的動(dòng)力來(lái)源為鋰聚合物電池，安全性能好、厚度小、重量輕、容量大。

進(jìn)一步地，z軸轉(zhuǎn)桿3通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)裝置5的輸出軸鉸接于y軸轉(zhuǎn)桿2上；并且由于第二驅(qū)動(dòng)裝置5固定安裝于y軸轉(zhuǎn)桿2上，因此該結(jié)構(gòu)緊湊，減小了矢量推進(jìn)裝置的體積，進(jìn)一步減小了飛艇的體積，便于飛艇室內(nèi)飛行。

應(yīng)當(dāng)理解，以上所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。由本實(shí)用新型的精神所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。