控
制
性
能 |
飞艇的控制性能主要取决于以下因素 |
①静态旋转动力
静态旋转动力是第三代新型飞艇区别与第一代、第二代飞艇的重要标致;当然也是新型第三代飞艇先进控制功能的标致。
无静态旋转动力就不能实现空中悬停旋转,即使飞艇发动机有转涵功能(就是说有前后和上下方向的调控功能),但由于在相对静止状态下,方向舵面不起作用,便没有左右方向调控能力,而户外环境,自然风向风速却总是漂移变化着,我们知道飞艇头面迎风和侧面迎风,所受的风压会发生数十倍变化,在起飞或悬停过程中,只要自然风向稍有变化,飞艇便会在侧风压的作用下,迅速向下风方向漂移,而方向舵面此时由于相对速度很低不起作用,因此,无法实现左右方向调空,也就无法实现垂直起降、空中悬停。
以上问题,也正是第三代新型飞艇和第四代新型飞艇所要解决的主要技术问题,由于第三代新型飞艇在发动机转涵基础上增加了尾翼静态旋转动力——具备了强劲的静态旋转动力,因此,垂直起降、空中悬停对于第三代新型飞艇和第四代飞艇来说,操控自如、得心应手!也就是说,第三代飞艇和第四代飞艇都具备固定翼飞机飞行和直升机垂直起降、空中悬停双重飞行功能!
②双重飞行控制功能
静态旋转动力和方向舵面一样都是为飞艇改变方向所用,所不同的是方向舵面在飞艇相对空气静止状态下不能提供改变飞行方向的动力,而静态旋转动力则是无论相对地面静止还是运动,都可改变飞艇的方向,也就是说第三、四代飞艇有双重方向控制功能;而发动机转涵功能如同升降舵面一样,同样可为飞行提供上升和下降的动力,所不同的是升降舵面在飞艇相对空气静止状态下不能提供改变飞行方向的动力,而发动机转涵功能则是无论飞艇相对地面静止还是运动,都可改变飞艇的上升或下降,也就是说第三、四代飞艇有双重升降控制功能;
双重飞行控制功能具有以下两个重要功能:一是双套控制系统可将失控机率减少3/4;二是同时使用双重控制功能可大幅度提高控制率,使飞行更加机动灵活、得心应手。
③主要器件是否稳定可靠 一般来说,发动机、遥控器及舵面控制器、舵面、艇囊、吊舱是飞艇的主要器件,飞艇所用的发动机和遥控器以日本原产的几种品牌为世界公认大品牌,质量相当稳定可靠,只要是这种大品牌,用户不别担心质量问题。
④装配技术及其它部件是飞艇质量的重要指标之一
发动机装配技术、舵面及控制器生产装配技术、艇囊、吊舱以及转涵装置的设计制造技术,这些才是接影响飞艇品质量好坏的关键!国内仅有几个飞艇生产厂家在此几项技术上也相差较大!也就是说即使用同样的发动机、遥控器,但生产出了飞艇却完全不是一回事!比如说:只要其中一项技术不成熟,甚至是一个接线头、一棵螺丝钉,都能引起飞艇在空中失控!反过来说:只有飞艇的每个部质量稳定可靠,再加上每个环节装配技术的可靠,才能生产出质量上稳定可靠的飞艇产品。
⑤安全保护功能
除动力转向功能外,有无飞艇压力控制器 、有无完善的多重保护功能,也直接影响着飞艇的安全功能和控制性能。
⑥飞艇自重对控制功能的影响 飞艇自重指飞艇在地面静止状态下的重量,该自重既不能太小又不能太大,数值较小自然坠落速度慢相对安全,但飞行状态“飘溢”,对垂直降落或悬停以及飞艇姿态的稳定不利;自重更不能是负值,否则会“自由升空”。飞艇自重
不能过大,那是因为过大的自重就如同飞机,一旦失控便“机毁人亡”,也就失去飞艇是“安全的飞行器”之功能!
我公司第三代飞艇在理论计算和反复试验的基础上确定了各种型号的飞艇“安全自重指标”,试验结果表明:在“安全自重指标”范围内,飞艇在1000米高度自由降落“完好无损”(不包括尖硬物体刺破艇囊)。
⑦抗风能力
抗风能力也直接影响控制性能,没有较好抗风能力自然也就没有较好的控制能力(详见下栏)。
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飞艇的抗风能力主要取决于以下因素 |
①动力风阻比=动力/风阻 (发动机功率:风阻面)
抗风性能主要取决于“动力风阻比”数值的大小。我们知道,飞艇的体积愈小、动力愈大则“动力风阻比”值愈大。因此尽可能采用大功率发动机以加大动力,同时要尽可能减小飞艇体积,减小体积的同时还必须保持飞艇自重不增加,就必须降低发动机+吊舱+尾翼+艇囊的总体重量,大功率发动机采购不是技术问题,飞艇厂家都可以做到;而研制强度高重量轻的发动机支架、吊舱、尾翼、艇囊才是飞艇制造的关键技术,比较国内外飞艇厂家飞艇的抗风能力,实际上就是在比较这一关键技术。在此关键技术领域,我公司经过十几年的探索研究,取得了重大技术突破!我公司第三代飞艇的“动力风阻比”值是国内其他厂家的3-4倍以上。
举例说明:过去,12米第一代、第二代飞艇,一般最大只能配62cc发动机2台、那么它们动力风阻比分别为:11.6:1,而我公司研制的第三代飞艇(转涵转向型),动力与风阻比值达34.8:1以上。
第三代飞艇的“动力风阻比”值是国内其他厂家第一代、第二代飞艇的3-4倍以上,使飞艇的抗风能力由原来的5-6米/秒,提高到16米/秒以上。这不仅大大改善了飞艇的飞行性能,同时也有效降地低了飞行失控机率! 并且也大大拓展了飞艇的应用领域!(注:我公司还可根据用户需要将飞艇的抗风能力提高到20米/秒以上)
②飞艇压力自控器
一般来说,飞艇风阻系数,在不考虑囊体变形的情况下是一定的;但是,如没有自动保持艇囊压力稳定的控制装置,囊体在外界风的作用下、以及温度差、高度差的影响下,就很容易变形,艇囊过饱容易发生空中爆艇安全事故,艇囊太软又容易形成凹面,凹面所形成的风阻力就会成十倍甚至数十倍的增大,
此种情形下即使发动机动力很大也很难推动飞艇,飞艇便会处于失控状态,不难看出,我公司研制发明的“飞艇压力自控器”具有极其重要的作用,可以说它是保障飞艇可靠飞行必不可少的安全装置!它既是飞艇控制功能有效保障,也是飞行安全的一项重要保障措施!
我公司飞艇压力自控器采用进口精密传感器加控制器组合而成,分辨率高、压力范围可调、性能稳定可靠。目前,国内能生产此类“飞艇压力自控器”的厂家可以说是仅有几家!(尽管国内也有几个厂家号称有此产品,其真实性、可靠性有待验证)。
③最大顶风
是指理想状态下(飞艇头部正面迎匀速风)的极限顶风能力,它远大于飞艇飞行时的实际抗风能力,一般说来,即使是熟练的飞行员操作飞艇飞行,也应遵循——控制在“最大顶风”数值三分之二以下天气条件飞行,否则,操控难度大,容易出现飞行失控。
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影响动力风阻比的主要因素 |
动力风阻比=动力/风阻 (发动机功率:风阻面)
①艇囊生产技术直接影响动力风阻比
我们知道,在飞艇发动机动力不变前提下,飞艇的体积愈小则动力风阻比愈大,可是体积过小则浮力不足,浮力不足则飞艇起飞自重过重,而过重则严重影响飞艇安全飞行,因此,轻质而又高强度飞艇艇囊便成为飞艇制造的关键技术之一,经过多年的科技攻关,我公司采用特制材料和特殊工艺制造的新型飞艇艇囊,具有强度高、重量轻、防雨等高性能指标,其自重较其它同类产品减少50%,从而大大提高了飞艇动力风阻比比值及抗风性能。此外,我公司独特的艇囊设计,可保证艇囊内气体纯度长期不会下降,常年不需要更换气体。同时,还可实现氢气内安装发光灯之独特功效。
②发动机、吊舱和尾翼装配制造技术也直接影响动力/风阻比
在飞艇体积一定的条件下,我们还需在尽可能采用大功率发动机以加大动力,同时要尽可能降低发动机+吊舱+尾翼的总体重量,大功率发动机采购并不困难,只是性价比问题,而研制强度高重量轻的发动机支架、吊舱、尾翼才是飞艇制造厂家的又一关键技术之所在,在此技术领域,我公司从多方面改善飞艇的综合性能,取得了重大技术突破!如:采用大功率发动机、研制强度高重量轻的新型艇囊和新型转涵装置等,这些技术革新使得第三代飞艇的“动力风阻比”值大大提高。举例说明:过去,12米第一代、第二代飞艇,一般最大只能配62cc发动机2台、那么它们动力风阻比分别为:11.6:1而我公司研制的第三代飞艇(转涵转向型),动力与风阻比值达34.8:1以上。 “动力风阻比”值提高使抗风能力由原来的5-6米/秒,提高到16米/秒以上。这不仅大大改善了飞艇的飞行性能,同时也有效降地低了飞行失控机率!并且也大大拓展了飞艇的应用领域!为飞艇在各行业的广泛应用铺平了道路!
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①使用的气体
飞艇所使用的气体为氦气或氢气。氦气为惰性气体,无毒、无味、不燃、不爆,极其安全,为飞艇用气所首推,但缺点是成本高,目前市场价为200元/立方米,每瓶6立方米1200元左右;氢气也可使用,成本不足氦气的十分之一,但缺点是易燃、易爆!纯氢气遇明火或在静电作用下会燃烧,氢气与空气的混合气体遇明火或在静电作用下会爆炸!虽然用于飞艇充氢气出事几率也可能只是千分之一以下,但使用者需切记——使用氢气仍有安全隐患!而要保证飞艇的安全就必须充氦气,10-12米长的飞艇每次使用氦气的成本大约需1.0-1.5万元左右,6.0-7.2米飞艇使用氦气的成本大约需一千元左右。
②艇囊及气体泄漏
由于氦气和氢气的分子结构教小,一般来说或多或少都有泄漏现象,但泄漏量很小,我公司第三代飞艇艇囊,泄漏量在每3个月泄漏占总体积的1/4左右,就是说一只12米的飞艇每半年泄漏的气体应在5瓶左右。我公司还可为用户特殊定制泄漏量在每3个月泄漏占总体积的1/8左右飞艇。
此外,我公司独特的艇囊设计,可保证艇囊内气体纯度长期不会下降,常年不需要更换气体。同时,还可实现氢气内安装发光灯之独特功效。
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飞
行
成
本 |
飞艇飞行的主要成本是气体的成本,由于飞艇发动机功率相对较小,一般仅相当摩托车的耗油量;因此,飞艇飞行的主要成本是气体的费用,使用体积较小的飞艇是减少成本最有效的办法,而艇囊库房存放是不浪费气体最简单有效的办法。此外,氦气回收也是有效办法之一,如此,飞艇所用氦气可反复循环使用,但使用者需增加4-5万元设备购置费。 |
发
动
方
式 |
飞艇为了减轻自身重量,小型发动机通常不会加装发动机电启动装置,一般用启动器或手拉方式发动。国内也有少数厂家将飞艇加装马达启动功能,声称这样可以飞艇在空中可以二次发动,不能说没有优点,但意义不大,因为,发动机如发生空中熄火多半是断电或断油(也就是油路或电路出了问题),这种情况下即使马达启动同样不能将发动机再次点火。
而大功率发动机(15马力以上)应加装电启动装置,一是因为启动装置的重量对大功率发动机飞艇影响不大;二是大发动机用启动器或手拉方式发动相对困难一些。 |
遥
控
距
离 |
①飞艇遥控器的控制距离与使用环境关系较大,日本Futaba、JR遥控器在野外最大控制半径可达3公里,国产遥控器野外最大控制半径可达2公里,但在城市上空(或有较强电磁场)区域,控制半径应视为1公里。加大遥控器的控制距离还可采用遥控器功率放大器,如此,遥控器最大控制半径可达10公里以上。但用户应该明白——超视距遥控,使用风险加大。
②用户不应追求超视距遥控,因为即使采用遥控器功率放大器,飞行风险仍然较大,原因是:远距离更容易受到其它电磁场的干扰造成失控;其次,超过1000米距离,遥控飞行人员连飞艇(12米以下的飞艇人的视角的头部和尾部都难以分辨,遥控器手动控制已失去意义。
③远距离控制飞行最有效的办法有以下三种:
1、使用华云(HYFTZJY-2.0)自驾仪,控制距离将不受限制,飞行轨迹坐标(含经纬度、高度)由GPS接收卫星信号控
制,距离(含高度)可随意设定,只是飞行距离不能超过续航时间所允许的极限值。
2、使用功率放大器,遥控距离可达12公里以上;
3、多台遥控器接力方式飞行,或是遥控飞行员使用机动车机动牵引飞行,车辆和飞艇并驾齐驱。
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单 双
发 发
转 转
涵 涵 |
单发转涵:我公司通过技术创新,创新使用“单发转涵”技术,所谓“单发转涵”就是每台发动机能独立旋转,该项技术的特点在于:
①使转动轴的长度缩短,既减轻了轴长带来的震动危害,也有效增强了转涵结构的稳定可靠性、并有效减轻了结构重量;
②单发转涵结构由于每台发动机的电、油、转涵电机、转动轴等均相互独立,即使一套系统发生故障,另一套不会受到影响,增加了系统的可靠性;
③单发转涵不等于单发飞艇,单发转涵结构使得发动机可以实现组合使用功能,就是说在同一个飞艇艇囊上可以随时更换发动机数量和改变动力大小,一台或数台都可悬挂;不但可以左右悬挂,还可前后悬挂(注:前后悬挂的优点在于动力不会偏向);具有多台发动机组合使用功能,更加方便可靠。
④单发转涵结构支架本身就是螺旋桨安全防护罩,可有效防止螺旋桨伤人。
双发转涵:是指2台发动机用一根转动轴左右悬挂的结构,优点是结构简单、重量相对较轻,但缺点是不具备单发转涵以上的优点。 |
单 双
发 发
飞 飞
艇 艇 |
单发飞艇:指仅有1台发动机的飞艇,主要优点是与双发飞艇比较在动力相同的前提下,其重量较轻。
双发飞艇:指仅有2台发动机的飞艇,主要优点是可靠性高于单发飞艇,因为只要还有1台发动机没有故障,一般还能安全返航。
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飞 飞
行 行
速 姿
度 态
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由于飞艇体积大、重量轻、动力较小、速度较慢等原因使飞艇飞行状态飘逸,横滚及俯仰方向均存在晃动较大之缺点,作为广告飞行或无姿态稳定要求飞行应用可以实现,但无法应用于航拍、空中监控、测绘等对姿态有稳定要求的飞行;而大多数应用飞行对姿态稳定和飞行速度是有要求的,这样一来,飞艇应用局限性受到了很大制约。解决上述技术问题,可以使用以下措施:
①提高“动力风阻比”——此项措施可有效的提升飞行姿态的稳定性和飞行速度,并且无“负作用”。我公司研制发明的第三代飞艇有效提高了“动力风阻比”,这也是第三代飞艇在飞行姿态的稳定性和飞行速度指标上远优于第一、二代飞艇根本所在。
②加大“飞艇自重”虽然能改善飞行姿态的稳定性,但本质上不可取,其原因在于它的“负作用”太大!它不但要牺牲了飞艇“浮空安全”这一优势属性,而且也会严重降低飞行速度。
③提升飞行姿态的稳定性和飞行速度的另一途径(也是最重要措施)——改变飞艇的气动性能!在此项技术创新中,我公司通过多年探索研究,取得了突破性进展!不但可以在原有第三代飞艇基础上为飞艇加装“飞艇姿态自稳装置”,有效改善飞艇的姿态稳定性能,还可为客户提供相对更先进的、高稳定、高速度的——第四代新型飞艇”!
(注:由于第四代飞艇仍处于试飞定型阶段,同时考虑技术保密因素,暂不对外公布,请谅解!) |
商 续
载 航
重 时
量 间
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飞艇商载重量主要取决于飞艇的型号,是艇囊浮力、发动机、飞行方式等因素综合作用的结果,在型号一定的情况下,飞艇的载重量是一定的;续航时间指的是飞艇空中最大飞行时间而续航时间主要取决于油量和电量,忽略电量因素,那么,商载重量与续航时间便是一对矛盾关系,因为:载重量=商载重量+续航时间(油量)。 |