吴 炜, 杨昊霖, 魏明辉, 曾晓楠, 文 伟

(1.合肥工业大学 工程实践教学中心,安徽 宣城 242000; 2.合肥工业大学 机械工程学院,安徽 宣城 242000; 3.合肥工业大学 计算机与信息学院,安徽 宣城 242000)

0 引 言

曾广泛流行于上世纪的传统飞艇一度由于造价昂贵和氢气的危险性而衰落,进入新世纪后,随着高新材料以及氦气制备技术的发展,飞艇技术又重新受到了科研人员的青睐[1]。飞艇的经济性和续航能力远远优于直升机、多旋翼无人机等新兴飞行器,尤其是其长时间低耗能浮空的能力,使得它在空中测绘、搭建通信中继以及高空监测等领域应用广泛[2]。

飞艇在执行飞行任务时,空中姿态的保持和稳定对其完成任务的能力有着巨大的影响。而飞艇在装配尾翼并搭载应用设备之后,浮力作用的浮心和重力作用的质心在飞艇长度方向会有一定的偏移,从而产生一个俯仰力矩[3]。飞艇在浮空悬停阶段和起飞阶段时,与空气的相对速度低,尾翼起不到有效的调节作用,此时飞艇会发生偏转,影响应用设备的正常工作[4]。

文献[5]提出了基于多囊体飞艇的通过控制多个副气囊进气量的重心调节方法[5],但是这种方式只能够在价格较为昂贵的多囊体飞艇中应用,经济性有待提高。

本文提出一种利用飞艇自身负载在柔性滑轨上的移动来主动控制飞艇整体重心的调节装置,实现对于任何类型的飞艇都能高效控制其重心姿态。

1 系统组成及工作原理

本文提出的飞艇重心调节装置包含4个单元，即执行机构单元、能源单元、控制单元、传感器单元。……