升降飞艇 一、升降飞艇，又称简易飞行器；微型升降飞艇，又称简易单人飞行器。它属行空领域交通运输工具的又一次重大创新产品，它广泛实用于工业、农业、商业、国防、科研、医药、环境卫生等行业的空中运输。
二、传统飞艇的现状
自1783年6月5日蒙特哥菲尔兄弟成功发明气球以来，人们对气球的研究和应用越来越多，它给人们带来了不少好处；飞艇就是人们对其研究应用的一个典型。但是随着时间的推移，飞艇也呈现出许多优点和不足。为了让飞艇唤发青春，扩大其应用领域，需要进一步对其进行改进。
1、传统飞艇的优点
①载重量大，远远大于飞机(包括直升机)。专家认为其载重量能达到壹仟吨。
②节能。利用轻质气体在空中获得向上的浮力，抵消物体的重力。它在空中停留，平向飞行需要的能源消耗非常小(只需要飞艇克服空气阻力的能耗)，其费用低。
③不需要“立足”之地，不需要跑道、公路，能跨越任何障碍物(平地、水面、高楼、林峰)。
④升降飞行、停留都在空中进行，且能人为控制。
2、传统飞艇的不足
①飞艇的生产成本高。热空气不能循环使用；生产装热空气的气囊及热空气本身等物价价格昴贵，需另找廉价的代用品。
②飞艇的体积庞大，缺少袖珍产品。它在空中受天气、风力、风向的影响大，安全性小。
③飞艇气囊充放热空气的时间长且不方便，停留在空中后，其体积变化小；升降迟缓、操作程序复杂。
④飞艇气降方式原始。一般是用加热气囊内空气来增加浮力，完成升空任务。靠冷却或排掉气囊内的热空气来降落飞艇。
⑤飞行高度，反应速度，飞行时速等远不及飞机(或直升机)，更不及小型飞机。
⑥使用范围非常窄，需改进其结构性能，扩大其应用领域。
3、参考丛书
①中国发明家协会主办地《发明与革新》杂志1998年第3期P32《地球的妙用》一文，第四期P8《让飞艇唤发青春》一文。
②教育出版社出版的高中《物理》课本第一册第三章《气体的性质》的第六节《克拉珀龙方程》章节；初中《物理》课本第一册《阿基米德原理》章节。
③1997年11月湖南师范大学出版社出版的《人类发明智慧之秘》一书P51《纸袋装烟出气球)》一文。
三、发明的目的
本发明的目的是通过灵活改变传统飞艇气囊自身体积大小所产生的浮力变化，来改变传统飞艇的升降状态及其载重量的大小；进一步提高传统飞艇的灵活性、机动性和适用范围。
四、技术解决方案
本发明的目的是这样实现的：根据阿基米德原理及浮力的利用，克拉珀龙方程及现有飞艇实物的启示；用压缩系统压缩飞艇气囊外层及其囊腔内的轻质气体，进入内层储气囊或打开活动阀将储气囊内的轻质气体释放到外层气囊中，以改变气囊自身的体积大小来改变飞艇排开空气(或液体)的体积(V排)。即改变飞艇所受的浮力大小，让变革后的飞艇具有更广泛的使用范围。
注：①由阿基米德原理可知，飞艇所受浮力的大小与气囊内轻质气体排开气囊外界空气(或液体)体积成正比。F浮＝ρgV排。
②由克拉珀龙方程可知，轻质气体的体积与其所受压强(压力)的大小成反比，PV＝nRT＝恒量。
五、升降飞艇的优点
本发明与传统飞艇相比具有以下优点：
1、升空降落快速，反应灵活；体积小，隐蔽性强；结构简单，易操作，造价低廉，是其它飞行器不可比拟的。生产其微型产品可作军事侦察，军事打击，军事诱饵的小型机使用。
2、使用轻质气体代替热空气，且将轻质气体全部压缩到内囊中，其体积缩小若干倍(甚至经高压变成高压液体)，便于分离存放；同时轻质气体本身可以长时间循环利用，成本低。升降飞艇广泛适用农业、工业、环卫、医药等的交通运输。
3、浮力同飞艇的重量抵消，载重量大；仅做水平机械运动，能耗小，且无需立足之地；由于它时速小，属低空飞行器；用它生产小型飞艇、飞船、飞马，供人们长时间家用；制成单人飞行器，特别适合于高楼林立的现代城市居民代替电梯使用，但它不排斥电梯、吊车和揽车。
六、附图说明(最简易的升降飞艇机械结构图，其复杂的、现代的结构设计图不在此列)。
附图的图面说明如下：
图1为升降飞艇平视剖面结构简图；
图2为内燃机带动工作的压缩系统结构示意简图；
图3为手动式球形阀剖面结构简图；
图4为气压自动阀剖面结构简图。
七、具体实施方案
1、成立专门的生产线
①生产小包装压缩轻质气体；
②生产复合气囊及相关绳索，载重吊腔；
③生产带导航系统的水平推动器：如螺旋浆，反冲力推进器等；
④生产动力能源：如内燃机、蓄电瓶、光电池电动机。
⑤生产压力传感器和连通管：如机械控制的，光控、声控、电控的，气压自动控制、红外线自动控制的自动开关和活动阀。
⑥生产轻质气体压缩机。
2、成立统一广告宣传、组装、销售机构，推广本专利产品。
3、成立专门的研究小组，对各生产线的工艺参数，使用材料进行最佳研究试验，并投入生产；进一步优化和改进本专利产品结构。
八、创新内容
本专利产品类型包括内燃机结构和太阳能光电电磁结构两种，它们的差别仅仅是压缩系统的能源使用及自动控制部分的区别。
本专利的目的是这样实现的(此处只介绍内燃机结构的简易升降飞艇)：
1、产品结构：①有内、中、外等多层气囊，内囊为压缩轻质气体储气囊。②带内燃机的压缩系统(见图2)。③联接内囊与中、外囊相接的球形活动阀、联通管和压力传感器。④工作主体对象之一为轻质气体。⑤囊、绳下吊载重腔，内装控制、导航等系统。
2、选材建议
①轻质气体以氦气为最佳(氢气、甲烷等要防爆炸)；②用高强力、轻质量的塑料膜、绳或纤维布作气囊，要求囊、绳强力要大，重量要轻。③在气囊下面的载重腔内装水平推进器如带螺旋浆的内燃机，提供巡游平向飞行动力；要求体积和重量要小，功率要大。④用球形阀加拉环作为联接内、中、外气囊的活动气压控制阀和控制手柄(见图3)。⑤以短管加拉簧加圆形金属片制作简易气压自动控制开关，用它自动控制内囊里的气压大小(见图4)。
注：要求气囊的密封性好，不漏气，且有备用储气内囊(或罐)增大升降飞艇的安全性。
3、操作过程
①升空式增加荷载时，拉动球形活动阀，将高压轻质气体或液体从内层气囊释放到中层和外层气囊中，增大轻质气体所在气囊排开外面空气(或液体)的体积(V排)，由阿基米德原理可知(F飞艇浮＝ρgV排)，飞艇所受浮力就增大了即飞艇载重能力增大了。当F浮大于G重时，飞艇上升(或加载)。
注：A、其中G重＝G人+G飞艇+G货
B、外层气囊为复合结构，是为安全性考虑的，彼此间密封，气囊层数或囊腔的多少取决于飞艇的载重量，囊腔是外层气囊的分隔空间，其呈现的体积大小随轻质气体的多少而改变。
②降落或减载时，用抽气压缩机将外层气囊和囊腔中的轻质气体抽出并压入储气内囊中，使整个气囊在大气压力作用下，体积减小(即V排)减小，则有飞艇的F浮力减小，当F浮小于G重时，飞艇降落或减载。
注：飞艇气囊释放和压缩轻质气体的速度与飞艇升降速度成正比，与升降的时间成反比。
③空中停留和空中飞行，当F浮等于G重时，松开球形活动阀手柄和关闭压缩系统停止轻质气体在气囊间的流动，飞艇就停在空中任何位置，此时如果启动巡游动力装置，控制好方向，飞艇就可以到达目的地上空，再实施升降就达到交通运输使用的。
4、内燃机带动的压缩系统在升降飞艇中的作用。
压缩系统是升降飞艇的核心部份之一。
①它控制着气囊浮力的大小和气囊内压力的大小。
②它控制着气囊内压缩、释放轻质气体的速度，同时控制着升降飞艇上升、降落的速库和时间长短。
③它是控制着气囊飞行高度和载重量的大小，在一定程度上影响着升降飞艇的水平运动速度。