氫氣再生太陽能動力的飛行器的制造方法
【技術領域】
[0001]本技術總體上涉及航空航天和飛行器，并且更具體地講，涉及混合飛行器和飛艇。
【背景技術】
[0002]飛行器，例如飛艇，使用例如氦氣或氫氣的上升氣體來提供升力?；旌巷w行器從上升氣體以及從同樣提供空氣動力學升力的翼形機翼二者來獲得升力。太陽能混合飛行器在其殼層上使用大的表面積來收集用于發(fā)電的太陽能輻射，以便給電力驅動的螺旋槳供電。
[0003]然而，由于全世界缺乏氦氣，使用氫氣作為有浮力的氣體又重新受到關注。
[0004]由于滲漏，有浮力的氣體需要補充，通常要求連接上有浮力的氣體的供給口。當飛行器在遠處或遠離具有補給站的工業(yè)中心時，這會有困難。
[0005]因此會非常需要一種解決這些問題的改進型的混合飛行器設計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]一般而言，本發(fā)明提供一種飛行器，例如飛艇，它具有能夠再生并因此為飛行器補給氫氣的氫氣再生能力。氫氣再生的實現(xiàn)一般而言是通過從飛行器表面(例如，雨水、露水、凝結等)或從機載的水箱收集水，然后使用電解法將水轉換成氫氣。從這種機載電解水產(chǎn)生的氫氣用于補給入容納氣體的殼層，以補償從殼層滲漏的任何氫氣。
[0007]因此，本發(fā)明的一方面涉及一種飛行器，包括容納氫氣的殼層，將水轉換成氫氣的電解器，以及使用通過電解器產(chǎn)生的氫氣再添滿容納氫氣的殼層的氫氣補給系統(tǒng)。在一個實施例中，所述飛行器包括用于從所述的容納氫氣的殼層收集水的水收集系統(tǒng)，以供應水到所述的電解器。
[0008]本發(fā)明的另一方面涉及一種氫燃料飛行器，包括:容納氫氣的殼層，將水轉換成氫氣的電解器，使用通過所述電解器產(chǎn)生的氫氣再添滿容納氫氣的殼層的氫氣補給系統(tǒng)，以及用于推進所述飛行器的氫燃料推進系統(tǒng)。在一個實施例中，所述飛行器包括用于從所述容納氫氣的殼層收集水以供應到所述電解器的水收集系統(tǒng)。
[0009]以下參照附圖描述本發(fā)明的其他的方面。
【附圖說明】
[0010]從結合附圖的以下詳細描述會明白本技術的進一步特征和優(yōu)點，其中:
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的飛行器的等軸視圖；
[0012]圖2是圖1所示的飛行器的一個側視圖；并且
[0013]圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的全氫式飛行器的一個側視圖。
[0014]要注意，在整個附圖中，類似的特征用相同的附圖標記表示。
【具體實施方式】
[0015]在圖1和圖2所不的實施例中，飛行器10包括容納氫氣的殼層20，將水轉換成氫氣的電解器30，以及一個氫氣補給系統(tǒng)，該氫氣補給系統(tǒng)使用通過電解器產(chǎn)生的氫氣再添滿容納氫氣的殼層。在這個特定實施例中，所述的飛行器是一種混合飛行器。在圖示的實施例中，該混合飛行器的所述殼層容納有氫氣(H2)作為有浮力的氣體，用于提供升力或者結合空氣動力學產(chǎn)生的機翼升力提供至少一部分升力給該混合飛行器。
[0016]如圖示的實施例所示，混合飛行器的殼層20包括一個非剛性的翼形可充氣結構22，這個翼形可充氣結構包括一種機翼幾何形狀，可提供除殼層內(nèi)的氫氣提供的浮力之外的空氣動力學升力。所述的殼層內(nèi)具有一個或多個氫氣單元24。
[0017]太陽能輻射收集元件(例如，光伏太陽能電池板40)收集太陽能輻射，以從太陽能輻射產(chǎn)生電力。所述的太陽能電池板40可以安裝在太陽能電池板固定網(wǎng)架25上，該網(wǎng)架連接到殼層的外表面上或者直接嵌入所述的殼層中。太陽能用于給例如如圖所示的主發(fā)動機50和輔助發(fā)動機52的各發(fā)動機供電。這些發(fā)動機驅動用于提供向前推力的螺旋槳。太陽能產(chǎn)生的電力也可以用于給例如方向舵、襟翼和/或副翼的控制表面60供電。盡管可以像圖示的實施例一樣可提供固定的起落架，太陽能產(chǎn)生的電力也可以用于供給可收放的起落架70實現(xiàn)縮回和展開。來自太陽能電池板的電力也可以用于給機載電子產(chǎn)品(例如，通信裝置、導航設備、防撞燈、機載照明、加熱、冷卻、通風等)供電。過量的電力可以存儲在飛行器上機載的電池或超級電容器中。來自太陽能電池板(或來自電池或超級電容器)的電力也用于產(chǎn)生氫氣的水的電解。
[0018]水收集系統(tǒng)收集來自任意多個來源的水，包括雨水、露水和凝結(或者甚至來自融雪)。如附圖中的實例所示，水收集系統(tǒng)包括設置在殼層的外表面內(nèi)的水收集渠道80。水收集系統(tǒng)包括用于接收來自水收集渠道的水的貯水器及過濾床。貯水器用于存儲產(chǎn)生氫氣的水。過濾床對水進行過濾以清除灰塵、污垢或碎肩，以便給電解器提供純水。貯存箱和過濾床在圖中共同地用附圖標記32表示。
[0019]除所述的電解器之外，氫氣補給系統(tǒng)包括用于供應氫氣到殼層內(nèi)的一個或多個氫氣單元的氫氣歧管26。去離子塔34可以如圖所示被設置(或其他去離子系統(tǒng)，例如離子交換系統(tǒng))。
[0020]因此，從飛行器收集的水用于產(chǎn)生氫氣。這種機載氫氣制備使得在需要時自動補給氫氣成為可能。當在遠處工作時，依賴于例如儲氫罐或換料站的補給設施并不現(xiàn)實，因為這種設施并不總是可以使用并且/或者運行。因此，具有產(chǎn)生作為升力氣體的氫氣用于定期補給或補充的機載系統(tǒng)，就使得飛行器完全自力更生并且自給自足。
[0021]可選地，飛行器可以包括一個氫氣壓力傳感器，用于計量、感測或檢測在內(nèi)部殼層中的氫氣壓力。這種壓力傳感器可以提供一個壓力信號給微處理器、微控制器、計算機、計算設備、ASIC芯片或其他控制電路，用于通過計量器、顯示器、儀表或讀出器來表示在殼層內(nèi)的氫氣壓力，或者可替代地，顯示出預設的工作壓力與殼層內(nèi)的氫氣的實際壓力之間的壓差。這種計量器或讀出器可以用于確定何時需要補充氫氣，也可以給飛行器操作員提供警報或警告，以表示氫氣壓過低并且需要補充?？蛇x地，當控制系統(tǒng)接收到表示氣壓已降低到規(guī)定水平以下的信號時，控制系統(tǒng)可以通過自動控制氫氣歧管中的閥門，自動補充氫氣到內(nèi)部殼層中。
[0022]在一個具體實施例中，所述的殼層是一種具有一個內(nèi)部殼層和外部殼層的雙殼體。這種結構提供一種失效保護氫安全殼系統(tǒng)。由于具有這種雙殼層設計，內(nèi)部殼層容納氫氣(升力氣體)，并且外部殼層容納惰性氣體(氮氣、氦氣等)。內(nèi)部殼層和外部殼層的體積比可以這樣選擇，使得內(nèi)部殼層的任何泄漏或故障不會導致氫氣與空氣的混合比例上升到大于4: 100 (以體積計)。此外，所述的殼層優(yōu)選地由氫氣滲漏率不超過2L/m2/天的織物制成。
[0023]在另一個實施例中，飛行器可以具有進水口或進水端，用于接收供水到貯水器中。當水收集器所收集的水不足的情況下，這允許手動添加水到貯水器中。換句話講，如果雨水、露水、