[發明專利]一種快速出水的跨介質飛行器及其出水控制方法

在審

• 申請號: 202110656457.8
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113173041A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 劉曉徽;趙雪嬌
• 申請（專利權）人: 北京雙棲科技有限公司
• 主分類號: B60F5/02
• 分類號: B60F5/02;B64C27/08;B64C27/12;B64D27/24
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 劉天虹

本發明公開了一種快速出水的跨介質飛行器及其出水控制方法，解決目前跨介質飛行器出水姿態不穩定的技術問題，本發明提供的快速出水的跨介質飛行器，整機為多旋翼結構，旋翼的數量N為偶數，且N≥4，對應的動力系統包括n*N個動力單元，n為正整數，各旋翼上均安裝n個動力單元，動力單元包括螺旋槳和用于驅動螺旋槳的電機，動力系統中各電機的總功率P不小于三倍整機懸停功率；跨介質飛行器的水平尺寸t與待進出水域的波浪的波長λ滿足：t≥4λ或t≤0.25λ。本發明提供的快速出水的跨介質飛行器，通過尺寸設計和動力系統功率設計，共同解決水面波動對穩定出水造成的嚴重影響，出水速度可縮短至1s內，出水可靠性可達99.8％以上。

技術領域

本申請屬于無人機技術領域，具體涉及一種快速出水的跨介質飛行器及其出水控制方法。

背景技術

跨介質飛行器將空中飛行器、水面航行器和水下潛航器三種無人工作系統集成一體，在單一平臺上就可以同時具備空中飛行、水面航行和水下潛航三種功能。該平臺不僅機動靈活，也能更好地適應各種環境條件，具有一定通用性和隱蔽性。

跨介質飛行器突破了傳統單一介質無人系統平臺的局限性，它既有水面飛行器的飛行特點，又有水下航行器的潛行特點，因而具備極佳的環境適應性。同時也能夠有效利用各種探測設備的盲區，快速、隱蔽地突破目標防御系統，高效便捷地執行遠程偵察、打擊等任務。

由于水和空氣密度相差800倍左右，其流體力學性質相差極大，跨介質飛行器在出水過程中要自重影響，并且出水姿態要求穩定，否則在波動的水面容易發生傾覆。因此跨介質飛機出水的姿態穩定控制成為桎梏跨介質飛行器發展的一大難題，急需解決。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種快速出水的跨介質飛行器及其出水控制方法，采用多旋翼結構，配合尺寸設計和動力設計，能夠快速、穩定出水。

實現本發明目的所采用的技術方案為，一種快速出水的跨介質飛行器，所述跨介質飛行器為多旋翼結構，所述旋翼的數量N為偶數，且N≥4；所述跨介質飛行器的動力系統包括n*N個動力單元，n為正整數，各所述旋翼上均安裝n個所述動力單元，所述動力單元包括螺旋槳和用于驅動螺旋槳的電機，所述動力系統中各電機的總功率P≥3P1，P1為所述跨介質飛行器在懸停狀態下所需的動力系統中各電機的總功率；所述跨介質飛行器的水平尺寸t與待進出水域的波浪的波長λ滿足：t≥4λ或t≤0.25λ。

可選的，所述螺旋槳的直徑D和螺距p滿足：D1≤D≤D2，p1≤p≤p2，其中D1和p1分別為相同推力、相同流體介質密度和相同螺旋槳轉速的條件下，船用螺旋槳的對應直徑和對應螺距；D2和p2分別為相同推力、相同流體介質密度和相同螺旋槳轉速的條件下，飛機用螺旋槳的對應直徑和對應螺距。

可選的，所述螺旋槳的直徑D為6～8英寸，所述螺旋槳的螺距p＜D；所述電機為大扭矩無刷電機，所述大扭矩無刷電機的扭矩范圍是0.1～10N·m。

可選的，所述螺旋槳的槳葉具有翼梢小翼，所述翼梢小翼的傾斜角為10°～30°，所述翼梢小翼的安裝角為-40°～0°。

可選的，所述跨介質飛行器的水平尺寸t與待進出水域的波浪的波長λ滿足：t≥10λ或t≤0.1λ。

可選的，所述跨介質飛行器的水平尺寸t為對角中心距。

可選的，所述跨介質飛行器的信號電線路以及電路板上均包覆有密封膠。

可選的，所述跨介質飛行器的動力電線路的導線規格為18AWG以上；所述動力電線路的接頭處涂覆有保護層。

可選的，所述跨介質飛行器的機械運動部件的縫隙中涂覆有潤滑脂。