[发明专利]固定翼海空多栖航行器与控制方法

说明书

本发明提供了一种固定翼海空多栖航行器，包含外壳组件、飞行组件以及气动浮力组件；所述飞行组件包含固定翼(3)与旋翼组件，固定翼(3)与旋翼组件均安装在外壳组件上；所述气动浮力组件包含气囊与充排气结构，气囊与充排气结构相连，充排气结构能够对气囊进行充气与排气；气囊安装在外壳组件上，外壳组件内部形成容物空间，充排气结构部分或整体位于容物空间内。本发明还提供了一种使用上述固定翼海空多栖航行器的控制方法。本发明提供的固定翼海空多栖航行器，可实现空中大范围飞行观测，也可实现水下长航程滑翔观测，并且依靠所具备的垂直起降功能实现在水、空中不同运动模式的切换。

技术领域

本发明涉及一种航行器，具体地，涉及一种固定翼海空多栖航行器与控制方法。

背景技术

水下滑翔机作为新兴的水下移动观测平台，以其低功耗、长航程、造价低等优势在海洋资源勘探、环境监测、海底侦查等军事、民用领域表现出了越来越重要的应用价值。它通过浮力调节机构改变自身的净浮力和姿态调节机构调整内部重心位置，从而完成上浮、下潜动作和俯仰角、横滚角的调节。滑翔机仅依靠净浮力作为驱动力，其航行速度和机动性能都不及其他螺旋桨驱动的水下航行器。目前国内外已开发出多款水下滑翔机，如国外研制的Slocum、Seaglider和Spray等多种水下滑翔机等，国内有天津大学研制的“海燕”号，中国科学院沈阳自动化所研制的“海翼”号，上海交通大学研制的“海鸥”号等等。然而水下滑翔机其主要功能是实现水下的观测和探测，无法实现空中或者海空联合观测，并需要水面支持系统进行吊放和回收。

常见的无人飞行器有固定翼无人机和旋翼无人机；固定翼无人机主要靠机翼产生升力平衡飞机重量，其飞行速度快，航程和巡航时间长，但起降距离长，不能垂直起降、悬停，机动性较差。多旋翼飞行控制比较简单，可实现无人机的垂直升降、悬停、前进后退等多个动作，机动性比较灵活，但旋翼无人机效率远不如固定翼无人机，功耗大，飞行阻力大，因而影响飞行速度以及续航时间。无人机飞行操作相对简单，智能化程度高，可按预定航线自主飞行、摄像，实时提供监测数据和视频，但同样它的功能也有限，无法对特定海域进行水面和水下的探测和采样。

国外研究机构近期开展了多项旋翼海空两栖航行器的研究。美国乔治亚理工大学发布GTQ-Cormorant样机,其采用无线遥控方式，搭载小型摄像机，水池实验验证了该原理样机空中飞行和潜水的功能，但其续航能力及其有限。美国罗格斯大学发布的Naviator通过共轴布置的两套螺旋桨实现空中和水中运动的切换,并且水池实验验证了该潜水器可在水空两种介质中运动的能力。但Naviator需以线控方式操作，大大限制了飞行和潜航航程，而且该样机没有任何负载能力，难以进行侦测或搜救任务。美国奥克兰大学于研制的LoonCopter采用无线遥控方式，通过抽排水机构实现潜水器的出入水切换，并水池试验验证能够完成在空中、水面及水下数米的运动和拍摄任务。当前国外研制的海空两栖航行器都采用旋翼类型，其共同的缺点是空中和水下的续航能力都及其有限，无法满足长时序海空联合观测的需求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种固定翼海空多栖航行器与控制方法。

根据本发明提供的固定翼海空多栖航行器，包含外壳组件、飞行组件以及气动浮力组件；

所述飞行组件包含固定翼与旋翼组件，固定翼与旋翼组件均安装在外壳组件上；

所述气动浮力组件包含气囊与充排气结构，气囊与充排气结构相连，充排气结构能够对气囊进行充气与排气；

气囊安装在外壳组件上，外壳组件内部形成容物空间，充排气结构部分或整体位于容物空间内。

优选地，所述旋翼组件包含依次连接的旋翼支撑杆、电机固定基座、电机、桨体；

多个旋翼组件沿外壳组件周向方向布置。

优选地，所述桨体包含自折叠桨，自折叠桨包含自折叠桨桨毂与自折叠空气桨；