[發(fā)明專利]兩棲航行器空水一體化推進系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110672343.2
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113306354A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王東;林楠;余中軍;靳栓寶;余翔;陳俊全
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類號: B60F5/02
• 分類號: B60F5/02;B64C35/00;B64C27/22
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

本發(fā)明公開了一種兩棲航行器空水一體化推進系統(tǒng)。它包括機身、兩側(cè)機翼，所述機翼上安裝有通過旋翼電機驅(qū)動的空氣螺旋槳，所述旋翼電機連接蓄電池，所述機身尾部設(shè)有一體化集成電機推進器和尾翼；所述機身機艙后部設(shè)油箱和發(fā)動機，所述油箱連接發(fā)動機輸入端，所述發(fā)動機輸出端連接一體化集成電機推進器。本發(fā)明垂直起降時采用旋翼飛行方式，旋翼電機驅(qū)動空氣螺旋槳產(chǎn)生拉力，能夠?qū)崿F(xiàn)快速跨越水空介質(zhì)；巡航平飛時采用固定翼飛行方式，具有良好的續(xù)航能力，發(fā)動機通過離合器直接驅(qū)動尾部推進器，減少了電能轉(zhuǎn)化的損耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無人飛行器及潛航器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種兩棲航行器空水一體化推進系統(tǒng)。

背景技術(shù)

兩棲航行器是一種可在空水兩種介質(zhì)中持續(xù)航行并多次跨越的特種航行器，主要工況有空中飛行、水面起降、水下潛航，兼具空中飛行器的機動性及水下航行器的隱蔽性，能夠在海空通信、抵近偵察、突防打擊等軍事領(lǐng)域發(fā)揮獨特的優(yōu)勢作用。因此，開展兩棲航行器的研究工作具有重要戰(zhàn)略意義，現(xiàn)有技術(shù)在該領(lǐng)域的研究正處于概念設(shè)計和原理樣機驗證階段。

由于空氣和水的物理特性相差很大，兩棲航行器在空中和水下的阻力不同，推進系統(tǒng)必須滿足在兩種介質(zhì)航行時不同的動力需求，設(shè)計難度很高，現(xiàn)有的空中飛行器和水下航行器推進系統(tǒng)均不能滿足要求。兩棲航行器大多配備兩套獨立的電力推進系統(tǒng)，一套空中推進，一套水下推進，然而這種推進方式不僅系統(tǒng)重量較大，續(xù)航能力較差，而且使飛行器總體結(jié)構(gòu)設(shè)計很難兼顧空中和水下航行的要求。另一方面，因水下環(huán)境缺氧且艙室密封，兩棲航行器必須配備電力推進系統(tǒng)，然而受現(xiàn)有動力電池技術(shù)限制，短期內(nèi)電池能量密度遠(yuǎn)低于燃油，純電動系統(tǒng)的續(xù)航能力不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述背景技術(shù)存在的不足，提供一種兩棲航行器空水一體化推進系統(tǒng)。通過空中推進系統(tǒng)和水下推進系統(tǒng)的集成設(shè)計，降低了系統(tǒng)總重量，并將燃油發(fā)動機與電力推進技術(shù)的優(yōu)勢相結(jié)合，可大幅提高兩棲航行器有效載荷及續(xù)航能力。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種兩棲航行器空水一體化推進系統(tǒng)，包括機身、兩側(cè)機翼，所述機翼上安裝有通過旋翼電機驅(qū)動的空氣螺旋槳，所述旋翼電機連接蓄電池，所述機身尾部設(shè)有一體化集成電機推進器和尾翼；所述機身機艙后部設(shè)油箱和發(fā)動機，所述油箱連接發(fā)動機輸入端，所述發(fā)動機輸出端連接一體化集成電機推進器。

進一步優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述一體化集成電機推進器包括兩側(cè)的涵道、設(shè)置于兩側(cè)的涵道之間前部的前置導(dǎo)葉、固定于前置導(dǎo)葉上的槳距角可調(diào)的槳葉、與所述槳葉集成的電機外轉(zhuǎn)子、電機內(nèi)定子，所述機外轉(zhuǎn)子、電機內(nèi)定子構(gòu)成電機或發(fā)電機。

進一步優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述機翼上通過吊桿安裝有旋翼電機和空氣螺旋槳。

進一步優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述蓄電池通過雙向電能變換器與一體化集成電機推進器的電機連接。

進一步優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述蓄電池設(shè)置于機艙中部。

進一步優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述發(fā)動機輸出端通過離合器連接一體化集成電機推進器。

一體化集成電機推進器，在水下航行工況時，可作為電動機運行，驅(qū)動涵道式螺旋槳產(chǎn)生水下推力；在空中巡航工況時，由發(fā)動機驅(qū)動涵道式螺旋槳產(chǎn)生空中推力，同時作為輔助發(fā)電運行，給蓄電池充電。

所述旋翼電機具有功率密度高、過載能力強、轉(zhuǎn)速可控和螺旋槳定位功能，在垂直起降時，提供最大拉力；在巡航平飛和水下航行時，固定螺旋槳角度與機身平行，減小航行阻力。

垂直起降時采用旋翼飛行方式，旋翼電機驅(qū)動空氣螺旋槳產(chǎn)生拉力，能夠?qū)崿F(xiàn)快速跨越水空介質(zhì)；巡航平飛時采用固定翼飛行方式，具有良好的續(xù)航能力，發(fā)動機通過離合器直接驅(qū)動尾部推進器，減少了電能轉(zhuǎn)化的損耗。