技术领域
[0001] 本实用新型涉及浮空
飞行器领域，尤其是涉及一种具有鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇。
背景技术
[0002] 平流层飞艇是一种轻于空气的
浮空器，依靠空气浮
力升空驻空，可以长期飞行于 10km～20km及以上的平流层高空，由
太阳能为其提供
能源动力，并带有推进系统，具有不依赖机场或跑道可实现垂直起降、能
悬停于任意地理
位置上空的能力，运行高度不受
对流层恶劣天气影响，可全天侯全天时连续工作，并且除了需要地面指挥和数据接收处理设施，几乎不需要其他地面
基础设施支持，在气象研究、预警、侦查、通信等诸多民用与军用领域有着无与伦比的优势。
[0003] 平流层飞艇运行高度处的空气
密度是海平面大气的二十分之一，一般而言，平流层飞艇体积巨大才能提供足够的
浮力承载自身结构重量及
载荷设备等负载。巨大的飞艇体积，特别是巨大的艇身体积也使得飞艇的
气动稳定性面临着极大挑战。飞艇通常安装面积巨大的硬式或充气式平尾、垂尾或X型尾翼来提高气动稳定性，但上述尾翼形式存在着以下
缺陷：
[0004] (1)面积巨大的硬式结构尾翼存在重量极大、对
薄膜式艇体易造成损伤与塌陷、装配与连接方式复杂、易引起艇体与尾翼连接处气密性差的缺陷，在平流层飞艇上设置大面积硬式结构尾翼代价极大，极有可能造成有效载荷减小甚至无法升空至平流层的严重问题；
[0005] (2)扁平状充气式尾翼存在着本体结构及与艇体连接
支撑结构复杂、加工难度大、面积大时结构重量也较重、艇身开口大易导致气密性差进而影响飞艇驻空时间的问题。实用新型内容
[0006] 为了克服平流层飞艇气动稳定性不足、设置大面积尾翼重量代价极大、结构复杂、加工难度大、艇体开口范围大易导致气密性较差的不足，本实用新型提供一种采用鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇，通过三个简单易加工的钝锥形支撑气柱连接到飞艇艇体尾部，在三个气柱间分别用膜面式尾翼翼面(由薄膜材料制成)连接形成鱼尾形尾翼，既能以较小的重量代价满足大面积尾翼的设置要求，提供足够的
俯仰与航向气动稳定性，又能降低尾翼及艇身上连接结构的复杂程度，降低尾翼加工的难度，减少囊体上与尾翼连接处的开口面积，提高飞艇的气密性，从而延长飞艇的留空时间。
[0007] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：具有鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇，包括
流线型飞艇艇体、钝锥形支撑气柱、膜面式尾翼翼面、
太阳能电池、推进装置以及吊舱 (含压力控制系统、供电系统、飞控系统、航电系统与载荷)；所述艇体的长度与宽度的比例为2∶1～10∶1，具有低阻力流线型外形；在艇体靠近尾部处上下各布置一个斜撑的钝锥形支撑气柱，或者沿周向呈“十”字型、“X”型、倒“Y”型以及更多数量形式分布有3～20个斜撑的钝锥形支撑气柱，斜撑的钝锥形支撑气柱与飞艇轴向夹
角在10°～90°间，在艇体尾部末端有一沿着艇体轴向的钝锥形支撑气柱，这几个钝锥形支撑气柱的根部与飞艇艇体上的开口采用压合以及缝制的方式固定并密封，钝锥形支撑气柱可与飞艇艇体间相互连通，使得飞艇充气状态下尾部的钝锥形支撑气柱呈饱胀状态且具有较大的刚性支撑作用，钝锥形支撑气柱也能够与飞艇艇体内气体隔离，采用
增压气
泵来维持钝锥形支撑气柱内压差，提供
刚度；在上述几个斜撑的钝锥形支撑气柱与艇体以及沿着轴向的钝锥形支撑气柱间，分别拉上2～20个膜面式尾翼翼面，以填充每个斜撑的钝锥形支撑气柱与艇体以及沿着轴向的钝锥形支撑气柱之间所夹成的空间，膜面式尾翼翼面与钝锥形支撑气柱及艇体间通过在几个固定点处用拉别连接的方式固定，避免了在气柱与艇体上的开口，可提高飞艇的气密性，在飞艇充气状态下，膜面式尾翼翼面处于紧绷状态，使得鱼尾形膜面式尾翼充分起到气动安定面的作用，膜面式尾翼翼面的重量极轻，在构建大面积尾翼时可大大减轻尾翼的重量。
[0008] 本实用新型的有益效果是，本实用新型平流层飞艇采用鱼尾形膜面式尾翼，有效地消除了传统平流层飞艇尾翼难以设置大面积尾翼、尾翼结构重量代价大、结构复杂、加工难度大、艇身开口范围大易导致气密性差进而影响飞艇驻空时间的缺陷。通过在2～20个连接于飞艇尾部且简单易加工的钝锥形支撑气柱间分别用膜面连接形成鱼尾形垂尾与平尾或X型、倒Y型尾翼，既能以较小的重量代价设置大面积尾翼，给平流层飞艇提供足够的俯仰与航向气动稳定性，又降低了尾翼及艇身上连接结构的复杂程度，降低了尾翼加工的难度，减少了囊体上与尾翼连接处的开口面积，提高了飞艇的气密性，从而延长了平流层飞艇的留空时间。
附图说明
[0009] 下面结合附图和
实施例对本实用新型进一步说明。
[0010] 图1为具有鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇布局示意图；
[0011] 图2为具有鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇的右视图；
[0012] 图3为具有鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇的俯视图；
[0013] 图4为具有鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇的后视图；
[0014] 图5为具有“十”字型鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇布局示意图；
[0015] 图6为具有“十”字型鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇的右视图；
[0016] 图7为具有“十”字型鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇的俯视图；
[0017] 图8为具有“十”字型鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇的后视图；
[0018] 图9为具有“X”型鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇布局示意图；
[0019] 图10为具有“X”型鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇的右视图；
[0020] 图11为具有“X”型鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇的俯视图；
[0021] 图12为具有“X”型鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇的后视图；
[0022] 图13为具有倒“Y”型鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇布局示意图；
[0023] 图14为具有倒“Y”型鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇的右视图；
[0024] 图15为具有倒“Y”型鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇的俯视图；
[0025] 图16为具有倒“Y”型鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇的后视图。
[0026] 图中1.飞艇艇体，2.钝锥形支撑气柱，3.膜面式尾翼翼面，4.吊舱，5.推进装置，6.太阳能电池。
具体实施方式
[0027] 结合本实用新型的附图，对本实用新型各实施例的技术方案做进一步的详细阐述。
[0028] 【实施例1】
[0029] 参照附图1所示，具有鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇，包括流线型飞艇艇体1、钝锥形支撑气柱2、膜面式尾翼翼面3、吊舱4(含压力控制系统、供电系统、飞控系统、航电系统与载荷)、推进装置5以及太阳能电池6；
[0030] 参照附图2所示，所述艇体1的长度与宽度的比例为2∶1～10∶1，具有低阻力流线型外形，在高空低Re数飞行条件下艇体表面分离区极小，绕流顺畅，在平流层高空的
能量消耗极低；艇体由高强薄膜材料制成，在复杂的运行环境下具有高强度以及高气密性的特点；
[0031] 参照附图1、2所示，在艇体1靠近尾部处，上下各分布有一个斜撑的钝锥形支撑气柱2，斜撑的钝锥形气柱2均向后方斜支撑，与飞艇1轴向夹角在10°～90°间，在艇体1尾部末端有一沿着艇体1轴向的钝锥形支撑气柱2，这三个钝锥形支撑气柱2均由薄膜材料制成，其根部与飞艇艇体1上的
接口采用压合以及缝制的方式固定并密封，三个钝锥形支撑气柱2与飞艇艇体1间可相互连通，使得飞艇充气状态下尾部的钝锥形支撑气柱2呈饱胀状态且具有较大的刚性支撑作用，三个钝锥形支撑气柱2也可与飞艇艇体1内气体隔离，采用增压气泵维持3个钝锥形支撑气柱2的压差，提供刚度；
[0032] 参照附图1～4所示，在斜撑的钝锥形支撑气柱2与艇体1及沿着轴向的钝锥形支撑气柱 2间，分别拉上2个膜面式尾翼翼面3，以填充每个斜撑的钝锥形支撑气柱2与艇体1以及沿着轴向的钝锥形支撑气柱2之间所夹成的空间，膜面式尾翼翼面3与钝锥形支撑气柱2及艇体1间通过在几个固定点处用拉别连接的方式固定，避免了在钝锥形支撑气柱2与艇体1上的开口，可提高飞艇的气密性，在飞艇充气状态下，膜面式尾翼翼面3处于紧绷状态，使得鱼尾形膜面式尾翼充分起到气动安定面的作用，膜面式尾翼翼面3的重量极轻，在构建大面积尾翼时可大大减轻尾翼的重量；
[0033] 参照图1～4所示，在艇体1上部安装有
太阳能电池板6，为飞艇提供能源；在艇体1两侧各安装2个推进装置5，可为飞艇提供前进的动力；而在艇体1正下方布置有吊舱4，为飞艇各控制、载荷等系统等提供必要的支撑；
[0034] 艇体1中所充气体为密度小于空气的气体，可为氢气、氦气等。
[0035] 【实施例2】
[0036] 参照附图5所示，具有鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇，包括流线型飞艇艇体1、钝锥形支撑气柱2、膜面式尾翼翼面3、吊舱4(含压力控制系统、供电系统、飞控系统、航电系统与载荷)、推进装置5以及太阳能电池6；
[0037] 参照附图6所示，所述艇体1的长度与宽度的比例为2∶1～10∶1，具有低阻力流线型外形，在高空低Re数飞行条件下艇体表面分离区极小，绕流顺畅，在平流层高空的能量消耗极低；艇体由高强薄膜材料制成，在复杂的运行环境下具有高强度以及高气密性的特点；
[0038] 参照附图5、6所示，在艇体1靠近尾部处，沿艇体1周向呈“十”字型分布有四个斜撑的钝锥形支撑气柱2，斜撑的钝锥形支撑气柱2均向后方斜支撑，与飞艇1轴向夹角在10°～90°间，在艇体1尾部末端有一沿着艇体1轴向的钝锥形支撑气柱2，这五个钝锥形支撑气柱2 均由薄膜材料制成，其根部与飞艇艇体1上的接口采用压合以及缝制的方式固定并密封，五个钝锥形支撑气柱2与飞艇艇体1间可相互连通，使得飞艇充气状态下尾部的钝锥形支撑气柱2呈饱胀状态且具有较大的刚性支撑作用，五个钝锥形支撑气柱2也可与飞艇艇体1内气体隔离，采用增压气泵维持5个钝锥形支撑气柱2的压差，提供刚度；
[0039] 参照附图5～8所示，在斜撑的钝锥形支撑气柱2与艇体1及沿着轴向的钝锥形支撑气柱 2间，分别拉上4个膜面式尾翼翼面3，以填充每个斜撑的钝锥形支撑各自气柱2与艇体1以及沿着轴向的钝锥形支撑气柱2之间所夹成的空间，膜面式尾翼翼面3与钝锥形支撑气柱2 及艇体1间通过在几个固定点处用拉别连接的方式固定，避免了在钝锥形支撑气柱2与艇体 1上的开口，可提高飞艇的气密性，在飞艇充气状态下，膜面式尾翼翼面3处于紧绷状态，使得“十”字型鱼尾形膜面式尾翼充分起到气动安定面的作用，膜面式尾翼翼面3的重量极轻，在构建大面积尾翼时可大大减轻尾翼的重量；
[0040] 参照图5～8所示，在艇体1上部安装有太阳能电池板6，为飞艇提供能源；在艇体1两侧各安装2个推进装置5，可为飞艇提供前进的动力；而在艇体1正下方布置有吊舱4，为飞艇各控制、载荷等系统等提供必要的支撑；
[0041] 艇体1中所充气体为密度小于空气的气体，可为氢气、氦气等。
[0042] 【实施例3】
[0043] 参照附图9所示，具有鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇，包括流线型飞艇艇体1、钝锥形支撑气柱2、膜面式尾翼翼面3、吊舱4(含压力控制系统、供电系统、飞控系统、航电系统与载荷)、推进装置5以及太阳能电池6；
[0044] 参照附图10所示，所述艇体1的长度与宽度的比例为2∶1～10∶1，具有低阻力流线型外形，在高空低Re数飞行条件下艇体表面分离区极小，绕流顺畅，在平流层高空的能量消耗极低；艇体由高强薄膜材料制成，在复杂的运行环境下具有高强度以及高气密性的特点；
[0045] 参照附图9、10所示，在艇体1靠近尾部处，沿艇体1周向呈“X”型分布有四个斜撑的钝锥形支撑气柱2，斜撑的钝锥形支撑气柱2均向后方斜支撑，与飞艇1轴向夹角在10°～90°间，在艇体1尾部末端有一沿着艇体1轴向的钝锥形支撑气柱2，这五个钝锥形支撑气柱2 均由薄膜材料制成，其根部与飞艇艇体1上的接口采用压合以及缝制的方式固定并密封，五个钝锥形支撑气柱2与飞艇艇体1间可相互连通，使得飞艇充气状态下尾部的钝锥形支撑气柱2呈饱胀状态且具有较大的刚性支撑作用，五个钝锥形支撑气柱2也可与飞艇艇体1内气体隔离，采用增压气泵维持5个钝锥形支撑气柱2的压差，提供刚度；
[0046] 参照附图9～12所示，在斜撑的钝锥形气柱2与艇体1及沿着轴向的钝锥形支撑气柱2 间，分别拉上4个膜面式尾翼翼面3，以填充各每个斜撑的钝锥形支撑各自气柱2与艇体1 以及沿着轴向的钝锥形支撑气柱2之间所夹成的空间，膜面式尾翼翼面3与钝锥形支撑气柱 2及艇体1间通过在几个固定点处用拉别连接的方式固定，避免了在钝锥形支撑气柱2与艇体1上的开口，可提高飞艇的气密性，在飞艇充气状态下，膜面式尾翼翼面3处于紧绷状态，使得“X”型鱼尾形膜面式尾翼充分起到气动安定面的作用，膜面式尾翼翼面3的重量极轻，在构建大面积尾翼时可大大减轻尾翼的重量；
[0047] 参照图9～12所示，在艇体1上部安装有太阳能电池板6，为飞艇提供能源；在艇体1两侧各安装2个推进装置5，可为飞艇提供前进的动力；而在艇体1正下方布置有吊舱4，为飞艇各控制、载荷等系统等提供必要的支撑；
[0048] 艇体1中所充气体为密度小于空气的气体，可为氢气、氦气等。
[0049] 【实施例4】
[0050] 参照附图13所示，具有鱼尾形膜面式尾翼的平流层飞艇，包括流线型飞艇艇体1、钝锥形支撑气柱2、膜面式尾翼翼面3、吊舱4(含压力控制系统、供电系统、飞控系统、航电系统与载荷)、推进装置5以及太阳能电池6；
[0051] 参照附图14所示，所述艇体1的长度与宽度的比例为2∶1～10∶1，具有低阻力流线型外形，在高空低Re数飞行条件下艇体表面分离区极小，绕流顺畅，在平流层高空的能量消耗极低；艇体由高强薄膜材料制成，在复杂的运行环境下具有高强度以及高气密性的特点；
[0052] 参照附图13、14所示，在艇体1靠近尾部处，沿艇体1周向呈倒“Y”型分布有三个斜撑的钝锥形支撑气柱2，斜撑的钝锥形支撑气柱2均向后方斜支撑，与飞艇1轴向夹角在 10°～90°间，在艇体1尾部末端有一沿着艇体1轴向的钝锥形支撑气柱2，这四个支撑气柱2 均由薄膜材料制成，其根部与飞艇艇体1上的接口采用压合以及缝制的方式固定并密封，四个钝锥形支撑气柱2与飞艇艇体1间可相互连通，使得飞艇充气状态下尾部的钝锥形支撑气柱2呈饱胀状态且具有较大的刚性支撑作用，四个钝锥形支撑气柱2也可与飞艇艇体1内气体隔离，采用增压气泵维持4个钝锥形支撑气柱2的压差，提供刚度；
[0053] 参照附图13～16所示，在斜撑的钝锥形支撑气柱2与艇体1及沿着轴向的钝锥形支撑气柱2间，分别拉上3个高强度的膜面式尾翼翼面3，以填充每个斜撑的钝锥形支撑各自气柱2 与艇体1以及沿着轴向的钝锥形支撑气柱2之间所夹成的空间，膜面式尾翼翼面3与钝锥形支撑气柱2及艇体1间通过在几个固定点处用拉别连接的方式固定，避免了在钝锥形支撑气柱2与艇体1上的开口，可提高飞艇的气密性，在飞艇充气状态下，膜面式尾翼翼面3处于紧绷状态，使得倒“Y”型鱼尾形膜面式尾翼充分起到气动安定面的作用，膜面式尾翼翼面3 的重量极轻，在构建大面积尾翼时可大大减轻尾翼的重量；
[0054] 参照图13～16所示，在艇体1上部安装有太阳能电池板6，为飞艇提供能源；在艇体1 两侧各安装2个推进装置5，可为飞艇提供前进的动力；而在艇体1正下方布置有吊舱4，为飞艇各控制、载荷等系统等提供必要的支撑；
[0055] 艇体1中所充气体为密度小于空气的气体，可为氢气、氦气等。
