本實(shí)用新型屬于流動(dòng)控制領(lǐng)域，更具體地涉及一種飛艇姿態(tài)調(diào)整的主動(dòng)流動(dòng)控制裝置。

背景技術(shù)：

隨著航空技術(shù)和材料科學(xué)的進(jìn)步，飛艇作為一種歷史悠久的航空器，其設(shè)計(jì)制造技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在現(xiàn)代軍事、民用中的價(jià)值更是得到了極大的關(guān)注。低空飛艇中載重飛艇由于其載重量大，不需要跑道可直接垂直起降等優(yōu)勢，得到了很大的關(guān)注。高空飛艇更是因?yàn)槠溟L航時(shí)定點(diǎn)駐空的優(yōu)勢，成為各個(gè)國家研究的熱點(diǎn)。

低空飛艇在航行時(shí)飛艇的姿態(tài)控制主要方法有：調(diào)節(jié)尾翼舵面的偏轉(zhuǎn)、調(diào)節(jié)調(diào)姿副氣囊的充壓以及螺旋槳矢量控制等。高空飛艇由于體積巨大，一般只能通過調(diào)姿副氣囊調(diào)整俯仰角度和通過螺旋槳差動(dòng)控制偏航角度。與傳統(tǒng)密度重于空氣的航空器相比，飛艇作為一種靠浮力提供升力的航空器，其密度小于空氣，在飛行時(shí)的附加慣性相對(duì)于空氣來說不可忽略，這也就導(dǎo)致飛艇航行時(shí)對(duì)風(fēng)場的敏感性大。因此在航行時(shí)，即使風(fēng)速不大，飛艇也經(jīng)常存在風(fēng)的干擾，常規(guī)的控制方式如舵面等存在控制力不足無法完成姿態(tài)調(diào)控的缺陷，這對(duì)飛艇的發(fā)展和應(yīng)用形成了很大的阻礙。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于以上問題，本實(shí)用新型的主要目的在于提出一種輔助飛艇姿態(tài)調(diào)整的主動(dòng)流動(dòng)控制裝置，用于解決以上技術(shù)問題中的至少之一。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型提出一種飛艇姿態(tài)調(diào)整的主動(dòng)流動(dòng)控制裝置，包括能夠固定于飛艇表面上的若干主動(dòng)流動(dòng)控制陣列，該若干主動(dòng)流動(dòng)控制陣列能夠可控地部分或全部的開啟或閉合。

進(jìn)一步地，上述若干主動(dòng)流動(dòng)控制陣列包括分別環(huán)置于飛艇前部和后部的艇體表面上的兩組主動(dòng)流動(dòng)控制陣列。

進(jìn)一步地，上述兩組主動(dòng)流動(dòng)控制陣列包括分別位于飛艇表面不同方位的多組主動(dòng)流動(dòng)控制單元。

進(jìn)一步地，上述多組主動(dòng)流動(dòng)控制單元中的每一個(gè)包括一基板和一電磁驅(qū)動(dòng)片陣列，其中：

電磁驅(qū)動(dòng)片陣列由通過一轉(zhuǎn)軸固定于基板上的一個(gè)或多個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)片組成，電磁驅(qū)動(dòng)片具有與基板貼合的閉合狀態(tài)和與基板形成一角度的開啟狀態(tài)，且開啟狀態(tài)時(shí)開啟方向朝向飛艇后方。

進(jìn)一步地，上述電磁驅(qū)動(dòng)片為矩形體結(jié)構(gòu)，電磁驅(qū)動(dòng)片陣列由四個(gè)所述電磁驅(qū)動(dòng)片組成。

進(jìn)一步地，上述多組主動(dòng)流動(dòng)控制單元包括控制飛艇俯仰姿態(tài)的飛艇艇體上方和下方的主動(dòng)流動(dòng)控制單元、和/或控制飛艇偏航姿態(tài)的位于飛艇艇體左側(cè)和右側(cè)的主動(dòng)流動(dòng)控制單元、和/或控制飛艇翻轉(zhuǎn)姿態(tài)的位于飛艇艇體斜對(duì)角方位的主動(dòng)流動(dòng)控制單元。

進(jìn)一步地，上述主動(dòng)流動(dòng)控制單元通過固定裝置固定，該固定裝置包括一固定環(huán)和一固定板，其中：

固定環(huán)固定于飛艇內(nèi)部，固定環(huán)的環(huán)形部分具有多個(gè)第一螺紋孔；

固定板邊緣部分具有與多個(gè)第一螺紋孔相匹配的多個(gè)第二螺紋孔，固定板上表面具有放置主動(dòng)流動(dòng)控制單元的凹槽。

進(jìn)一步地，上述固定環(huán)為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，固定板的尺寸與固定環(huán)相匹配。

進(jìn)一步地，上述固定板上表面凹槽的尺寸與主動(dòng)流動(dòng)控制單元的尺寸相匹配。

本實(shí)用新型提出的輔助飛艇姿態(tài)調(diào)整的主動(dòng)流動(dòng)控制裝置，具有以下有益效果：

1、本實(shí)用新型提出的基于電磁驅(qū)動(dòng)片的主動(dòng)流動(dòng)控制裝置質(zhì)量輕、體積小、耗電低、響應(yīng)快且結(jié)構(gòu)簡單；將電磁驅(qū)動(dòng)片裝置應(yīng)用在屬于低速飛行器的飛艇上，能夠彌補(bǔ)通?？刂品椒ú荒苡行Э刂骑w艇姿態(tài)的缺陷；

2、應(yīng)用主動(dòng)流動(dòng)控制，改變飛艇飛行時(shí)周身流體的對(duì)稱性，從而產(chǎn)生用于俯仰或者偏航的控制力矩，替代或者配合舵面及矢量螺旋槳，完全控制或者輔助控制飛艇飛行的姿態(tài)，使其在高風(fēng)速下可以輸出更穩(wěn)定的控制力矩，從而完成預(yù)定航行；

3、應(yīng)用電磁驅(qū)動(dòng)片陣列，在不需要流動(dòng)控制時(shí)，驅(qū)動(dòng)片處于閉合狀態(tài)，其完全貼合于艇體表面，不破壞飛艇的流線型外形，不會(huì)增加飛艇本身的阻力。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例提出的輔助飛艇姿態(tài)調(diào)整的主動(dòng)流動(dòng)控制裝置固定于飛艇后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例提出的電磁驅(qū)動(dòng)片陣列的閉合狀態(tài)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例提出的電磁驅(qū)動(dòng)片陣列的開啟狀態(tài)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型一實(shí)施例提出的主動(dòng)流動(dòng)控制裝置控制飛艇仰角時(shí)的狀態(tài)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型一實(shí)施例提出的主動(dòng)流動(dòng)控制裝置控制飛艇俯角時(shí)的狀態(tài)示意圖；

圖6是本實(shí)用新型一實(shí)施例提出的主動(dòng)流動(dòng)控制裝置控制飛艇左偏角時(shí)的狀態(tài)示意圖；

圖7是本實(shí)用新型一實(shí)施例提出的主動(dòng)流動(dòng)控制裝置控制飛艇右偏角時(shí)的狀態(tài)示意圖。

圖8是本實(shí)用新型一實(shí)施例提出的主動(dòng)流動(dòng)控制單元的固定裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本實(shí)用新型一實(shí)施例提出的主動(dòng)流動(dòng)控制單元固定安裝完成后的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本實(shí)用新型公開了一種飛艇姿態(tài)調(diào)整的主動(dòng)流動(dòng)控制裝置，包括能夠固定于飛艇表面上的若干主動(dòng)流動(dòng)控制陣列，該若干主動(dòng)流動(dòng)控制陣列能夠可控地部分或全部的開啟或閉合。

上述若干主動(dòng)流動(dòng)控制陣列包括分別環(huán)置于飛艇前部和后部的艇體表面上的兩組主動(dòng)流動(dòng)控制陣列。

上述兩組主動(dòng)流動(dòng)控制陣列包括分別位于飛艇表面不同方位的多組主動(dòng)流動(dòng)控制單元。

其中，上述多組主動(dòng)流動(dòng)控制單元中的每一個(gè)包括一基板和一電磁驅(qū)動(dòng)片陣列：

電磁驅(qū)動(dòng)片陣列由一個(gè)或多個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)片組成，該一個(gè)或多個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)片分別通過一轉(zhuǎn)軸固定于基板上，電磁驅(qū)動(dòng)片通過轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)以與基板貼合形成閉合狀態(tài)，或與基板形成一角度形成開啟狀態(tài)，且開啟方向朝向所述飛艇后方；通過電磁驅(qū)動(dòng)片的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)流動(dòng)控制。

優(yōu)選地，上述電磁驅(qū)動(dòng)片為矩形體結(jié)構(gòu)，電磁驅(qū)動(dòng)片陣列由四個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)片組成。

上述位于飛艇艇體上方和下方的主動(dòng)流動(dòng)控制單元用于控制飛艇的俯仰姿態(tài)；位于飛艇艇體左側(cè)和右側(cè)的主動(dòng)流動(dòng)控制單元用于控制飛艇的偏航姿態(tài)；位于飛艇艇體斜對(duì)角方位的主動(dòng)流動(dòng)控制單元用于控制飛艇的翻轉(zhuǎn)。

上述主動(dòng)流動(dòng)控制單元通過固定裝置固定，該固定裝置包括一固定環(huán)和一固定板，其中：

固定環(huán)固定于飛艇內(nèi)部，固定環(huán)的環(huán)形部分具有多個(gè)第一螺紋孔；

固定板邊緣部分具有與多個(gè)第一螺紋孔相匹配的多個(gè)第二螺紋孔，固定板上表面具有用于放置主動(dòng)流動(dòng)控制單元的凹槽。

上述固定環(huán)為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，固定板的尺寸與固定環(huán)相匹配。

上述固定板上表面凹槽的尺寸與主動(dòng)流動(dòng)控制單元的尺寸相匹配。

通過應(yīng)用上述主動(dòng)流動(dòng)控制裝置，可改變飛艇飛行時(shí)周身流體的對(duì)稱性，從而產(chǎn)生用于俯仰、偏航或翻轉(zhuǎn)的控制力矩，替代或者配合舵面及矢量螺旋槳，從而完全控制或者輔助控制飛艇飛行的姿態(tài)，使其在高風(fēng)速下可以輸出更穩(wěn)定的控制力矩，從而完成預(yù)定航行。

以下通過具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型提出的輔助飛艇姿態(tài)調(diào)整的主動(dòng)流動(dòng)控制裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施例

如圖1所示，本實(shí)施例提出一種輔助飛艇姿態(tài)調(diào)整的主動(dòng)流動(dòng)控制裝置，包括固定于飛艇1的第一組主動(dòng)流動(dòng)控制陣列2和第二組主動(dòng)流動(dòng)控制陣列3，其中第一組主動(dòng)流動(dòng)控制陣列2和第二組主動(dòng)流動(dòng)控制陣列3分別環(huán)置于飛艇前部和后部的艇體表面，通過改變第一組主動(dòng)流動(dòng)控制陣列2和第二組主動(dòng)流動(dòng)控制陣列3的開啟和閉合，實(shí)現(xiàn)飛艇姿態(tài)的俯仰和偏轉(zhuǎn)。

第一組主動(dòng)流動(dòng)控制陣列包括分別位于飛艇艇體上方、左側(cè)、下方、右側(cè)的A組、B組、C組、D組主動(dòng)流動(dòng)控制單元，第二組主動(dòng)流動(dòng)控制陣列包括分別位于飛艇艇體上方、左側(cè)、下方、右側(cè)的a組、 b組、c組、d組主動(dòng)流動(dòng)控制單元。

如圖2-3所示，其中，單個(gè)主動(dòng)流動(dòng)控制單元包括一基板11和一電磁驅(qū)動(dòng)片陣列，其中：

電磁驅(qū)動(dòng)片陣列由四個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)片12組成，四個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)片12 分別通過一轉(zhuǎn)軸13固定于基板11上；如圖2所示，電磁驅(qū)動(dòng)片12 通過轉(zhuǎn)軸13轉(zhuǎn)動(dòng)以與基板11貼合形成閉合狀態(tài)，或如圖3所示，電磁驅(qū)動(dòng)片12通過轉(zhuǎn)軸13轉(zhuǎn)動(dòng)以與基板11形成一角度形成開啟狀態(tài)，此時(shí)電磁驅(qū)動(dòng)片繞軸打開45°，對(duì)流動(dòng)進(jìn)行主動(dòng)控制，改變飛艇姿態(tài)。通過電磁驅(qū)動(dòng)片12的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)流動(dòng)控制。

主動(dòng)流動(dòng)控制的核心部件為主動(dòng)流動(dòng)控制單元。其基板11為厚度1.5cm、長寬均為20cm的長方體，單個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)片12主體為長寬均為8cm、厚度為0.1cm的長方體。

電磁驅(qū)動(dòng)片12在20m長的飛艇上的優(yōu)化定位選擇為，以艇體前頂點(diǎn)為原點(diǎn)，方向指向艇尾，第一組主動(dòng)流動(dòng)控制單元2呈圓周分別布置在飛艇長度20％處的表面蒙皮上。相鄰兩個(gè)主動(dòng)流動(dòng)控制單元相距等距的30°，共12個(gè)組成一圈。第二組主動(dòng)流動(dòng)控制單元3布置在飛艇長度75％處的蒙皮上，相鄰兩個(gè)主動(dòng)流動(dòng)控制單元間距40°，共 9個(gè)組成一圈。圖1為主動(dòng)流動(dòng)控制單元在艇體上的優(yōu)化定位位置。

飛艇姿態(tài)控制的具體運(yùn)作方式為，A組、C組、a組、c組主動(dòng)流動(dòng)控制單元控制飛艇的俯仰姿態(tài)。具體為，如圖4所示，當(dāng)A組和c組主動(dòng)流動(dòng)控制單元開啟時(shí)，驅(qū)動(dòng)片改變流體繞流對(duì)稱結(jié)構(gòu)，飛艇抬頭，且飛艇抬頭的角度與電磁驅(qū)動(dòng)片和基板之間的角度有關(guān)；如圖5所示，當(dāng)C組和a組主動(dòng)流動(dòng)控制單元開啟時(shí)，驅(qū)動(dòng)片改變流體繞流對(duì)稱結(jié)構(gòu)，飛艇低頭，且飛艇低頭的角度與電磁驅(qū)動(dòng)片和基板之間的角度有關(guān)。

同樣的，B組、D組、b組、d組主動(dòng)流動(dòng)控制單元控制飛艇的偏航姿態(tài)。具體為，如如圖6所示，當(dāng)B組和d組主動(dòng)流動(dòng)控制單元同時(shí)開啟時(shí)，飛艇向左偏轉(zhuǎn)，且飛艇向左偏轉(zhuǎn)的角度與電磁驅(qū)動(dòng)片和基板之間的角度有關(guān)；如圖7所示，當(dāng)D組和b組主動(dòng)流動(dòng)控制單元同時(shí)開啟時(shí)，飛艇向右偏轉(zhuǎn)，且飛艇向右偏轉(zhuǎn)的角度與電磁驅(qū)動(dòng)片和基板之間的角度有關(guān)。

如圖8所示，本實(shí)施例的主動(dòng)流動(dòng)控制單元通過固定裝置固定，該固定裝置包括一固定環(huán)21和一固定板22，其中：

固定環(huán)21固定于飛艇1內(nèi)部，固定環(huán)21的環(huán)形部分具有多個(gè)第一螺紋孔24；

固定板22邊緣部分具有與多個(gè)第一螺紋孔24相匹配的多個(gè)第二螺紋孔25，固定板上表面具有用于放置主動(dòng)流動(dòng)控制單元的凹槽23。

其中，固定環(huán)21的作用是為固定板22在飛艇艇體上提供定位及固定。其安裝在飛艇1內(nèi)部，其為：內(nèi)徑24cm、外徑32cm、厚0.25cm 的圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

固定板22為直徑35cm、厚0.25cm的小圓柱體，且其上表面中間開有邊長20cm的正方形凹槽23，該凹槽23的厚度為0.1cm。其安裝在飛艇1的外表面，和固定環(huán)21中間隔著飛艇艇皮，使用螺釘和固定環(huán)21連接從而被固定。固定板22的作用是為單個(gè)主動(dòng)流動(dòng)控制單元在飛艇1的艇體上提供定位及固定。

如圖9所示，其安裝方法為，首先將固定環(huán)21放到艇體1的蒙皮內(nèi)部的定位部分，之后將固定板22隔著囊體材料安裝連接到固定環(huán)21，螺釘穿過固定環(huán)21上的多個(gè)第一螺紋孔24、囊體材料和固定板22上的多個(gè)第二螺紋孔25，上緊螺釘從而隔著材料囊體壓緊固定環(huán)21和固定板22，完成定位。之后將主動(dòng)流動(dòng)控制單元安裝固定于固定板22的凹槽23內(nèi)，完成整體安裝。

需要說明的是，上述的主動(dòng)流動(dòng)控制單元及定位組件并不是只針對(duì)文中提到的20m長的飛艇，其可用于更大尺寸的飛艇。上述的主動(dòng)流動(dòng)控制單元形成環(huán)形結(jié)構(gòu)也并非是固定的數(shù)量和分布，其可根據(jù)不同飛艇的外形，載荷和大小而具體制定最優(yōu)分布方式。電磁驅(qū)動(dòng)片裝置本身的打開角度也并非是固定的45°，可根據(jù)具體控制需求而定。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。