[发明专利]两栖航行器空水一体化推进系统

说明书

本发明公开了一种两栖航行器空水一体化推进系统。它包括机身、两侧机翼，所述机翼上安装有通过旋翼电机驱动的空气螺旋桨，所述旋翼电机连接蓄电池，所述机身尾部设有一体化集成电机推进器和尾翼；所述机身机舱后部设油箱和发动机，所述油箱连接发动机输入端，所述发动机输出端连接一体化集成电机推进器。本发明垂直起降时采用旋翼飞行方式，旋翼电机驱动空气螺旋桨产生拉力，能够实现快速跨越水空介质；巡航平飞时采用固定翼飞行方式，具有良好的续航能力，发动机通过离合器直接驱动尾部推进器，减少了电能转化的损耗。

技术领域

本发明属于无人飞行器及潜航器技术领域，具体涉及一种两栖航行器空水一体化推进系统。

背景技术

两栖航行器是一种可在空水两种介质中持续航行并多次跨越的特种航行器，主要工况有空中飞行、水面起降、水下潜航，兼具空中飞行器的机动性及水下航行器的隐蔽性，能够在海空通信、抵近侦察、突防打击等军事领域发挥独特的优势作用。因此，开展两栖航行器的研究工作具有重要战略意义，现有技术在该领域的研究正处于概念设计和原理样机验证阶段。

由于空气和水的物理特性相差很大，两栖航行器在空中和水下的阻力不同，推进系统必须满足在两种介质航行时不同的动力需求，设计难度很高，现有的空中飞行器和水下航行器推进系统均不能满足要求。两栖航行器大多配备两套独立的电力推进系统，一套空中推进，一套水下推进，然而这种推进方式不仅系统重量较大，续航能力较差，而且使飞行器总体结构设计很难兼顾空中和水下航行的要求。另一方面，因水下环境缺氧且舱室密封，两栖航行器必须配备电力推进系统，然而受现有动力电池技术限制，短期内电池能量密度远低于燃油，纯电动系统的续航能力不足。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种两栖航行器空水一体化推进系统。通过空中推进系统和水下推进系统的集成设计，降低了系统总重量，并将燃油发动机与电力推进技术的优势相结合，可大幅提高两栖航行器有效载荷及续航能力。

本发明采用的技术方案是：一种两栖航行器空水一体化推进系统，包括机身、两侧机翼，所述机翼上安装有通过旋翼电机驱动的空气螺旋桨，所述旋翼电机连接蓄电池，所述机身尾部设有一体化集成电机推进器和尾翼；所述机身机舱后部设油箱和发动机，所述油箱连接发动机输入端，所述发动机输出端连接一体化集成电机推进器。

进一步优选的结构，所述一体化集成电机推进器包括两侧的涵道、设置于两侧的涵道之间前部的前置导叶、固定于前置导叶上的桨距角可调的桨叶、与所述桨叶集成的电机外转子、电机内定子，所述机外转子、电机内定子构成电机或发电机。

进一步优选的结构，所述机翼上通过吊杆安装有旋翼电机和空气螺旋桨。

进一步优选的结构，所述蓄电池通过双向电能变换器与一体化集成电机推进器的电机连接。

进一步优选的结构，所述蓄电池设置于机舱中部。

进一步优选的结构，所述发动机输出端通过离合器连接一体化集成电机推进器。

一体化集成电机推进器，在水下航行工况时，可作为电动机运行，驱动涵道式螺旋桨产生水下推力；在空中巡航工况时，由发动机驱动涵道式螺旋桨产生空中推力，同时作为辅助发电运行，给蓄电池充电。

所述旋翼电机具有功率密度高、过载能力强、转速可控和螺旋桨定位功能，在垂直起降时，提供最大拉力；在巡航平飞和水下航行时，固定螺旋桨角度与机身平行，减小航行阻力。

垂直起降时采用旋翼飞行方式，旋翼电机驱动空气螺旋桨产生拉力，能够实现快速跨越水空介质；巡航平飞时采用固定翼飞行方式，具有良好的续航能力，发动机通过离合器直接驱动尾部推进器，减少了电能转化的损耗。