自航式下投探空系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣象監(jiān)測系統(tǒng)，特別是涉及一種自航式下投探空系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氣象監(jiān)測領(lǐng)域不斷有新的技術(shù)出現(xiàn)，如:中國專利申請?zhí)?9103819.3給出的“具有自動導(dǎo)航和自動駕駛功能，能按預(yù)定軌道探測數(shù)據(jù)至地面處理，測量精度高，靈活性強(qiáng)”的由“微型無人駕駛飛機(jī)、數(shù)字化探空儀和地面接收控制處理系統(tǒng)組成”的微型無人駕駛飛機(jī)探空系統(tǒng)；中國專利號ZL 200410070186.4給出的“包括機(jī)身、機(jī)翼、動力驅(qū)動和控制系統(tǒng)”以及“機(jī)翼外端內(nèi)藏有機(jī)載探空儀”組成的飛行高度達(dá)4km以上，用于“解決載人飛機(jī)租用費(fèi)用昂貴，使人工影響天氣作業(yè)費(fèi)用居高不下問題”的人工影響天氣微型無人駕駛飛機(jī)；中國專利號201110058938.5給出的“將下投探空儀通過掛鉤掛在無人機(jī)機(jī)體或機(jī)翼下部”用以“解決現(xiàn)有探空儀投放地點(diǎn)和高度不準(zhǔn)確”問題的無人機(jī)下投探空儀及其釋放控制方法。上述已有專利技術(shù)中，無論是安裝在機(jī)體內(nèi)的還是掛接在機(jī)身外部的探空儀其數(shù)量都較少，不利于在更多區(qū)域全面多方采集氣象數(shù)據(jù)；二是作為探空儀載體的無人機(jī)自身重量大，探空儀與飛行器重量比約為1/300，外掛探空儀，增大飛行阻力，嚴(yán)重影響無人機(jī)機(jī)動性能，飛行器存在飛行時間短，續(xù)航區(qū)域小，升限低于4km的缺陷。上述下投探空系統(tǒng)若要做到全面多方位采集大氣數(shù)據(jù)，無人機(jī)需要反復(fù)升空，探空儀需要重復(fù)下投。傳統(tǒng)下投探空系統(tǒng):性價比低、使用費(fèi)用高、不經(jīng)濟(jì)；不能實時準(zhǔn)確的獲取4km以上高度大氣垂直剖面中的溫度、濕度、氣壓數(shù)據(jù)資料，造成高層大氣記錄空缺的缺陷，影響天氣預(yù)報及資料的準(zhǔn)確使用與服務(wù)；它的使用費(fèi)用大、浪費(fèi)財力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是給出一種機(jī)載探空儀數(shù)量多，探空儀下投測量點(diǎn)多，探空儀投放地點(diǎn)精準(zhǔn)，無人機(jī)機(jī)載下的下投探空系統(tǒng)涉空時間長，升限高，對大氣層探測高度高，能實時準(zhǔn)確的獲取12?20km高度以下大氣層垂直剖面中的溫度、濕度和氣壓數(shù)據(jù)資料，有利于在廣泛區(qū)域全面多方位采集氣象數(shù)據(jù)的自航式下投探空系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的目的是能夠?qū)崿F(xiàn)的。本發(fā)明的自航式下投探空系統(tǒng)包括安裝有帶螺旋槳電機(jī)、地面控制系統(tǒng)、機(jī)載飛控系統(tǒng)和探空儀的無人機(jī)，本發(fā)明的自航式下投探空系統(tǒng)特征在于:所述無人機(jī)機(jī)身內(nèi)的前部設(shè)有儲氫系統(tǒng)，中部設(shè)有環(huán)境控制艙，所述機(jī)載飛控系統(tǒng)設(shè)置在機(jī)身后部，所述環(huán)境控制艙中設(shè)有一個燃料電池，橫向設(shè)有一個隔離圈，隔離圈將環(huán)境控制艙分隔成前部空氣供給部分和后部氣體排放部分，將燃料電池分隔成前部分和后部分，所述環(huán)境控制艙的右側(cè)前部處連通一個氣體增壓器，氣體增壓器通過進(jìn)氣管與帶螺旋槳電機(jī)的集氣室連接，所述集氣室的氣體為流經(jīng)電機(jī)并被電機(jī)加熱的氣體，所述進(jìn)氣管上安裝有一個分氣擋板，無人機(jī)右翼前緣設(shè)有一個充氣口，充氣口與分氣擋板的進(jìn)口連通，所述儲氫系統(tǒng)的氫氣與燃料電池的氫氣進(jìn)口連通，所述無人機(jī)機(jī)體于氣體排放部分的左側(cè)設(shè)有一個出氣口，所述燃料電池的后部分通過出氣口與大氣溝通，所述燃料電池構(gòu)成總電源并通過電導(dǎo)線與無人機(jī)的各個用電部分連接。
[0005]本發(fā)明自航式下投探空系統(tǒng)，其中所述無人機(jī)的機(jī)身下腹部設(shè)有若干個探空儀艙，左右機(jī)翼的下翼面分別各設(shè)有若干個探空儀艙，每個探空儀艙內(nèi)置放有一個探空儀，探空儀艙的艙門通過電動啟閉機(jī)構(gòu)與機(jī)載飛控系統(tǒng)的艙門控制機(jī)構(gòu)電路連接。
[0006]本發(fā)明自航式下投探空系統(tǒng)，其中所述分氣擋板通過電動調(diào)整機(jī)構(gòu)與機(jī)載飛控系統(tǒng)的分氣控制機(jī)構(gòu)電路連接。
[0007]本發(fā)明自航式下投探空系統(tǒng)，其中所述分氣擋板具有一個在0°.45°范圍內(nèi)任意角度下的轉(zhuǎn)動軌跡。
[0008]本發(fā)明自航式下投探空系統(tǒng)，所述分氣擋板轉(zhuǎn)動，流經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入環(huán)境控制艙的冷熱空氣比例處于反比變化狀態(tài)。
[0009]本發(fā)明自航式下投探空系統(tǒng)，所述氣體增壓器改變工作狀態(tài)，環(huán)境控制艙內(nèi)的氣壓值為與氣體增壓器工作狀態(tài)隨動的變量值。
[0010]本發(fā)明自航式下投探空系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于本發(fā)明自航式下投探空系統(tǒng)具有任務(wù)載荷重量(下投探空儀)與飛行器重量比約1/10的最優(yōu)重量比，升限高。采用燃料電池作為高空無人機(jī)的能源，航行時間長。本發(fā)明利用無人機(jī)的螺旋槳電機(jī)通過集氣室對供給燃料電池的空氣溫度進(jìn)行加熱，連接集氣室和環(huán)境控制艙的進(jìn)氣管上設(shè)有與大氣連通的分氣擋板，改變分氣擋板的角度，可調(diào)節(jié)冷暖空氣進(jìn)入環(huán)境控制艙的比例，保證送入燃料電池的進(jìn)氣溫度為最佳值。增壓器增大進(jìn)入環(huán)境控制艙空氣密度。通過調(diào)節(jié)環(huán)境控制艙的進(jìn)氣溫度和增加送入燃料電池的空氣密度，提高了燃料電池的效率，改善了燃料電池在高空的工作性能。燃料電池作為總電源，通過電導(dǎo)線與無人機(jī)的各個用電部分連接并為無人機(jī)提供了保障續(xù)航時長的足夠功率。本發(fā)明的自航式下投探空系統(tǒng)，機(jī)載37個探空儀，一個采集點(diǎn)下投一個探空儀，升空一次能實時準(zhǔn)確的在廣泛區(qū)域全面多方位下投探空儀，采集大氣層為12?20km高度下大氣垂直剖面中的溫度、濕度和氣壓氣象資料。使用本發(fā)明的自航式下投探空系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，性價比更高。
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的自航式下投探空系統(tǒng)作進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明自航式下投探空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為探空儀艙在無人機(jī)機(jī)身腹部和機(jī)翼下部的分布示意圖。
[0014]圖3為探空儀投放前在探空儀艙內(nèi)的置放示意圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，本發(fā)明是在已有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)得到的。本發(fā)明的自航式下投探空系統(tǒng)包括已有技術(shù)的安裝有帶螺旋槳電機(jī)1、地面控制系統(tǒng)、機(jī)載飛控系統(tǒng)2和探空