[发明专利]一种浮空器及其推进方法

说明书

本发明公开一种浮空器及其推进方法，包括并列连接的鱼形气囊，所述鱼形气囊内填充有浮升气体，所述鱼形气囊包括鱼身段、鱼尾段和尾翼段，所述鱼身段与所述鱼尾段之间设置有第一摆动驱动节点，所述鱼尾段与所述尾翼段之间设置有第二摆动驱动节点；本发明将充有浮升气体的鱼形气囊并列连接，利用第一摆动驱动节点和第二摆动驱动节点分别驱动鱼尾段和尾翼段摆动，在提高摆动幅度的基础上，能够实现对称摆动，从而既可以实现高效的推进又可避免浮空器自身姿态的振荡，能够提高整个浮空器的飞行性能。

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，特别是涉及一种浮空器及其推进方法。

背景技术

浮空器在空中飞行时，通过采用螺旋桨作为其推进系统。常规的螺旋桨推进系统的高效率点是按照特定的抗风进行设计，当飞行高度和速度发生变化时，会使螺旋桨翼型的雷诺数和前进比发生变化，导致偏离设计点，使得推力和效率大幅下降。为了提高推进系统的性能，提出采用模仿鱼尾摆动的推进方式，将浮空器上起稳定作用的充气尾翼进行摆动产生推进力。鱼尾摆动推进具有高效、易实现自适应、桨舵合一，高机动性以及无噪音等显著特点。

申请公布号为CN 110294096 A的中国专利公开了一种基于磁吸式摇杆的浮空机器鱼，包括充气鱼体、胸鳍模块、臀鳍模块、背鳍模块、轻质鱼尾、控制模块和动力模块，该方案采用单体的鱼形的本体设置，单鱼形设置使得浮空机器鱼移动速度比旋翼无人机慢的多，可以适合在低空或室内飞行，但是如果用于高空飞行或高速飞行，单鱼尾摆动会引起整个浮空器重心、惯量等参数发生变化，容易使浮空器姿态出现大幅摆动。

申请公布号为CN 112498638 A的中国专利公开了一种高速摆动的两关节仿生鱼尾装置，包括鱼尾前部、鱼尾中部和鱼尾尾鳍，鱼尾前部设有驱动装置安装架、主动轴、第一曲轴和第二曲轴，鱼尾中部的前端设有第一关节从动轴，鱼尾尾鳍的前端设有第二关节从动轴；该方案的仿生鱼尾装置在运行时，主动轴在电机的驱动下转动从而通过齿轮带动第一曲轴和第二曲轴转动，第一曲轴和第二曲轴通过套在连杆轴颈上的皮带分别带动第一关节从动轴和第二关节从动轴转动，实现仿生鱼尾摆动，本方案依靠单个电机实现双关节仿生鱼尾的高速摆动，两个关节不能独立控制，也就是说，该方案只是摆动速度的提升，不利于实现更大幅度的摆动。而如果将该方案应用于申请公布号为CN 110294096 A的方案中，将会进一步的导致浮空器姿态的不稳定。

综上，如何能够既可以实现高效的推进又可避免浮空器自身姿态的振荡，来提高整个浮空器的飞行性能是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种浮空器及其推进方法，以解决上述现有技术存在的问题，将充有浮升气体的鱼形气囊并列连接，利用第一摆动驱动节点和第二摆动驱动节点分别驱动鱼尾段和尾翼段摆动，在提高摆动幅度的基础上，能够实现对称摆动，从而既可以实现高效的推进又可避免浮空器自身姿态的振荡，能够提高整个浮空器的飞行性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种浮空器，包括并列连接的鱼形气囊，所述鱼形气囊内填充有浮升气体，所述鱼形气囊包括鱼身段、鱼尾段和尾翼段，所述鱼身段与所述鱼尾段之间设置有第一摆动驱动节点，所述鱼尾段与所述尾翼段之间设置有第二摆动驱动节点。

优选地，所述鱼身段采用保压充气囊体，所述鱼尾段采用零压充气囊体。

优选地，所述尾翼段采用内部布置隔层的保形形式。

优选地，所述鱼身段和所述鱼尾段内均设置有纵向骨架和连接在所述纵向骨架上的若干环形骨架，所述环形骨架和所述纵向骨架选择碳纤维杆件或气撑式张弦结构。

优选地，相邻的所述鱼形气囊通过所述环形骨架连接。

优选地，所述鱼身段连接有鱼头段，所述鱼头段两侧分别设置有稳定鱼鳍。

优选地，所述鱼头段的端部设置有螺旋桨。