[發明專利]一種三軸式四旋翼無人潛水飛行器

有效

• 申請號: 202011375438.X
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112498675B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 葉強;譚亮;來昌安;張適振
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64C27/20
• 分類號: B64C27/20;B64C39/02;B63G8/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

本發明公開了一種三軸式四旋翼無人潛水飛行器，包括機身箱體、三個涵道、四個螺旋槳、四個防水電機、四個固定架、舵葉、舵機、水泵、以及兩個單向閥。本發明通過防水電機帶動螺旋槳旋轉，為飛行器空中飛行及水下航行提供動力；機身箱體通過水泵充水、排水，調節飛行器重量，使其潛入水中或浮出水面；兩個涵道對稱設置在機身兩側，增加空中飛行和水中航行的穩定性、減小噪音，另一個涵道設置在機身箱體頭部，并在該涵道上設置泵噴通孔，為潛水航行提供動力。本發明結構緊湊合理，外形阻力小，能夠在空中和水下兩種航行模式之間的自由切換。

技術領域

本發明涉及航空器技術領域，尤其涉及一種三軸式四旋翼無人潛水飛行器。

背景技術

潛水飛行器作為一種可以跨越水、空兩種介質的飛行器，在20世紀三十年代就引起了研究者的關注，但是受限于諸多技術條件，潛水飛行器的研制直到二十世紀結束都沒有成功。2008年，美國國防部高級研究計劃局著手研發一種可潛水飛行器，這是一種既能在空中飛行又能直接入水航行成為潛艇的運輸工具，用于突襲地方海岸的特種作戰行動。從2008年到2011年，美國國防部高級研究計劃局在全球范圍內廣泛征集潛水飛機的可行方案。然而很少有機構或個人提交可行的方案，因此該計劃被迫于2011年終止。近年來，美國計劃研制“鸕鶿”潛射無人機。同時法國也在研制“埃利烏斯”潛水無人機。目前國內開展潛水飛行器研究的科研機構還比較少，當前階段國內的研究主要集中在原理樣機研制、測試和水、空過渡階段關鍵技術驗證兩個方面。與國外相關研究相比，我國還需在概念設計、樣機結構設計和介質轉換方式等方面開展一系列的研究，以推進該特種飛行器的研發進程。“鸕鶿”潛射無人機從潛艇發射，在水下由火箭推動航行，飛出水中后啟動渦扇發動機，執行完任務之后，落在水面上，等待回收。 “鸕鶿”潛射無人機不能二次進入水中，并從水中二次升空，每次任務的任務包線是從水中到空中單向不可逆的過程。國內北京航空航天大學的梁建宏團隊研制成功了“鰹鳥”無人機，并進行了飛行實驗。“鰹鳥”無人機可以實現水、空介質的多次轉換。

潛水飛行器主要用于水下秘密偵察、清除水下障礙物、水面打擊敵方飛行器，借助其跨介質飛行的特點，成為具有優良海上突防能力的先進武器平臺，具有很高的研究價值。潛水飛行器要實現水、空兩種介質下的航行，在空中飛行，需要提供足夠升力及輕質結構；在水中航行，需要通過外形的設計，減小航行阻力，并設計抗水壓結構。此外，飛行器還需要具備可以分別在空中、水中使用的動力系統，并利用飛控實現飛行器在空中飛行及水中航行的控制。因此，潛水飛行器的設計應綜合權衡各種技術問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有飛行器在水、空兩種介質中無法往復飛行的問題，提供一種三軸式四旋翼無人潛水飛行器。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種三軸式四旋翼無人潛水飛行器，包括機身箱體、第一至第三涵道、第一至第四螺旋槳、第一至第四防水電機、第一至第四固定架、舵葉、舵機、水泵、以及第一至第二單向閥；

所述機身箱體內設有空腔，且機身箱體的上端面上分別設有和所述空腔相聯通的第一氣孔、第二氣孔，機身箱體的下端面上設有換水孔；

所述第一單向閥、第二單向閥分別對應設置在第一氣孔、第二氣孔中，其中，第一單向閥用于進氣，第二單向閥用于出氣；

所述水泵采用雙向水泵，一端和外界聯通，另一端和所述換水孔密閉聯通；

所述舵機固定在所述機身箱體上，其輸出軸和所述舵葉的轉軸同軸固連，用于調整舵葉的轉角；

所述第一至第三涵道均豎直設置，其中，第一涵道、第二涵道對稱設置在機身箱體后端的兩側，第三涵道設置在機身箱體的前端、第一至第三涵道的外壁均和機身箱體固連；