[发明专利]一种快速出水的跨介质飞行器及其出水控制方法

说明书

本发明公开了一种快速出水的跨介质飞行器及其出水控制方法，解决目前跨介质飞行器出水姿态不稳定的技术问题，本发明提供的快速出水的跨介质飞行器，整机为多旋翼结构，旋翼的数量N为偶数，且N≥4，对应的动力系统包括n*N个动力单元，n为正整数，各旋翼上均安装n个动力单元，动力单元包括螺旋桨和用于驱动螺旋桨的电机，动力系统中各电机的总功率P不小于三倍整机悬停功率；跨介质飞行器的水平尺寸t与待进出水域的波浪的波长λ满足：t≥4λ或t≤0.25λ。本发明提供的快速出水的跨介质飞行器，通过尺寸设计和动力系统功率设计，共同解决水面波动对稳定出水造成的严重影响，出水速度可缩短至1s内，出水可靠性可达99.8％以上。

技术领域

本申请属于无人机技术领域，具体涉及一种快速出水的跨介质飞行器及其出水控制方法。

背景技术

跨介质飞行器将空中飞行器、水面航行器和水下潜航器三种无人工作系统集成一体，在单一平台上就可以同时具备空中飞行、水面航行和水下潜航三种功能。该平台不仅机动灵活，也能更好地适应各种环境条件，具有一定通用性和隐蔽性。

跨介质飞行器突破了传统单一介质无人系统平台的局限性，它既有水面飞行器的飞行特点，又有水下航行器的潜行特点，因而具备极佳的环境适应性。同时也能够有效利用各种探测设备的盲区，快速、隐蔽地突破目标防御系统，高效便捷地执行远程侦察、打击等任务。

由于水和空气密度相差800倍左右，其流体力学性质相差极大，跨介质飞行器在出水过程中要自重影响，并且出水姿态要求稳定，否则在波动的水面容易发生倾覆。因此跨介质飞机出水的姿态稳定控制成为桎梏跨介质飞行器发展的一大难题，急需解决。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种快速出水的跨介质飞行器及其出水控制方法，采用多旋翼结构，配合尺寸设计和动力设计，能够快速、稳定出水。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种快速出水的跨介质飞行器，所述跨介质飞行器为多旋翼结构，所述旋翼的数量N为偶数，且N≥4；所述跨介质飞行器的动力系统包括n*N个动力单元，n为正整数，各所述旋翼上均安装n个所述动力单元，所述动力单元包括螺旋桨和用于驱动螺旋桨的电机，所述动力系统中各电机的总功率P≥3P1，P1为所述跨介质飞行器在悬停状态下所需的动力系统中各电机的总功率；所述跨介质飞行器的水平尺寸t与待进出水域的波浪的波长λ满足：t≥4λ或t≤0.25λ。

可选的，所述螺旋桨的直径D和螺距p满足：D1≤D≤D2，p1≤p≤p2，其中D1和p1分别为相同推力、相同流体介质密度和相同螺旋桨转速的条件下，船用螺旋桨的对应直径和对应螺距；D2和p2分别为相同推力、相同流体介质密度和相同螺旋桨转速的条件下，飞机用螺旋桨的对应直径和对应螺距。

可选的，所述螺旋桨的直径D为6～8英寸，所述螺旋桨的螺距p＜D；所述电机为大扭矩无刷电机，所述大扭矩无刷电机的扭矩范围是0.1～10N·m。

可选的，所述螺旋桨的桨叶具有翼梢小翼，所述翼梢小翼的倾斜角为10°～30°，所述翼梢小翼的安装角为-40°～0°。

可选的，所述跨介质飞行器的水平尺寸t与待进出水域的波浪的波长λ满足：t≥10λ或t≤0.1λ。

可选的，所述跨介质飞行器的水平尺寸t为对角中心距。

可选的，所述跨介质飞行器的信号电线路以及电路板上均包覆有密封胶。

可选的，所述跨介质飞行器的动力电线路的导线规格为18AWG以上；所述动力电线路的接头处涂覆有保护层。

可选的，所述跨介质飞行器的机械运动部件的缝隙中涂覆有润滑脂。