CN111114772A - 一种可垂直起降三栖跨介质飞行器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可垂直起降三栖跨介质飞行器，包括：机身(1)、两个跨介质发动机(2)、两个机翼(3)、固定式涵道旋翼(4)、两个水箱(5)、两个倾转旋翼(7)、两个水翼(8)、水下浮力控制系统；两个跨介质发动机(2)通过传动装置带动两个布置于机翼(3)前缘的倾转旋翼(7)及一个布置于机身(1)后部的固定式涵道旋翼(4)，为飞行器提供起飞及巡航动力；机身(1)的前后底部各设置有一个水箱(5)，在飞行器在水下航行时，水下浮力控制系统控制水箱(5)中存储水，在飞行器从水上起飞时，控制水箱(5)排空水，使飞行器浮出水面。本发明实施例提供的可垂直起降三栖跨介质飞行器，具有可跨越界面航行能力。

Description

一种可垂直起降三栖跨介质飞行器
技术领域
本发明属于飞行器技术领域，尤其涉及一种可垂直起降三栖跨介质飞行器。
背景技术
三栖航行器是由飞行器、水下航行器等多专业集成设计的可以在复杂介质环境(如：不同气体组分、不同相、不同空域等)中飞行或跨越的飞行器，既可以在水下依靠推进系统像潜艇般航行，又可以切换为空中飞行模式，像飞行器一样执行作战任务，是一种具备适应跨介质航行的多功能一体化新型装备。该飞行器的工作模式可分为空中飞行模式、跨介质出入水面模式和水下潜行模式，可根据任务需求在各种工作模式之间进行转换。
可垂直起降跨介质有人飞行器可以水面水下长时间航行，利用垂直起降能力，可以适应远海高海况环境，具有广泛用途。既可以利用可以具备跨介质航行能力，开展水下水上旅游观光，水下探测，又可以利用跨介质能力进行水上救生、水下搜索，具有广阔前景。
发明内容
本发明实施例提供一种可垂直起降三栖跨介质飞行器，具有可跨越界面航行能力。
本发明实施例提供一种可垂直起降三栖跨介质飞行器，包括：机身1、两个跨介质发动机2、两个机翼3、固定式涵道旋翼4、两个水箱5、两个倾转旋翼7、两个水翼8、水下浮力控制系统；
所述两个跨介质发动机2设置在所述机身1中部，所述固定式涵道旋翼4设置在所述机身1后部，所述两个机翼3设置在所述机身1两侧，每个所述机翼3的前缘均设置有一个所述倾转旋翼7；
所述两个跨介质发动机2通过传动装置带动两个布置于机翼3前缘的倾转旋翼7及一个布置于机身1后部的固定式涵道旋翼4，为所述飞行器提供起飞及巡航动力；
所述机身1的前后底部各设置有一个所述水箱5，在所述飞行器在水下航行时，所述水下浮力控制系统控制所述水箱5中存储水，在所述飞行器从水上起飞时，所述水下浮力控制系统控制所述水箱5排空水，使所述飞行器浮出水面；
所述机身1的底部两侧分别设置有一个所述水翼8，所述水翼8可折叠，所述水翼8在所述飞行器在空中巡航时收入至所述机身1内部；
所述水翼8在所述飞行器着水后打开，用于为所述飞行器的滑行提供负升力，实现所述飞行器的滑行潜水。
可选的，所述两个倾转旋翼7用于提供巡航拉力。
可选的，所述飞行器还包括：充气式浮筒6；
每个所述机翼3的翼尖位置设置有一个所述充气式浮筒6；所述充气式浮筒6用于所述飞行器的水上起降过程中的横向稳定性，所述充气式浮筒6在所述飞行器巡航及水下状态时收入所述机翼3内部；
所述横向稳定性为所述飞行器的飞行方向的垂直方向的稳定性。
可选的，所述水下浮力控制系统用于通过调节所述水箱5内水的重量调节所述飞行器的吃水深度。
可选的，所述飞行器还包括：两个副翼9和两个升降舵10；
每个所述机翼3的后缘上均设置有一个所述副翼9，所述两个升降舵10分别设置在所述飞行器的尾翼的后部两侧；
所述飞行器在空中巡航过程中利用所述两个副翼9和所述两个升降舵10控制飞行姿态；
所述飞行器在水中航行过程中利用所述两个水翼8和所述两个升降舵10控制航行姿态。
可选的，所述飞行器还包括：起落架；
所述起落架采用前三点可收放式起落架，用于所述飞行器的陆上起降。
可选的，所述两个跨介质发动机2采用涡轴发动机改装实现，可燃烧常规燃油，以及在水下燃烧跨介质燃料，为所述飞行器提供航行动力。
可选的，所述倾转旋翼7在所述飞行器起降时处于水平状态。
可选的，所述飞行器具备空中加油功能，所述飞行器的进气道、舱门、开口以及转轴进行水密设计。
本发明实施例提供的可垂直起降三栖跨介质飞行器，具有可跨越界面航行能力，极具商业用途，垂直起降能力可以极大提高三栖跨介质飞行器的抗浪能力，使其可面对远海海况复杂，风浪较大的环境。民用方面可以利用跨介质航行特点，开展水下作业、水下旅游以及水上救生等，项目具有广阔的民用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的可垂直起降三栖跨介质飞行器的结构示意图；
附图标记说明：
1—机身；2—跨介质发动机；
3—机翼；4—固定式涵道旋翼；
5—水箱；6—充气式浮筒；
7—倾转旋翼；8—水翼；
9—副翼；10—升降舵。
具体实施方式
图1为本发明实施例提供的可垂直起降三栖跨介质飞行器的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的可垂直起降三栖跨介质飞行器包括：机身1、跨介质发动机2、机翼3、固定式涵道旋翼4、水箱5、充气式浮筒6、倾转旋翼7、水翼8、尾翼、水下浮力控制系统以及起落架等部件；
其中，本发明提供的飞行器采用常规布局，大展弦比机翼，气动特性好；流线型机身便于人员运输；两台跨介质发动机2采用跨介质涡轴发动机，布置于机身1中部为全机提供起飞及巡航动力，通过传动装置带动两个布置于机翼3前缘的倾转旋翼7及一个布置于机身1后部的固定式涵道旋翼4，机翼3上两倾转旋翼7用于提供巡航拉力。
示例性的，充气式浮筒6布置于翼尖位置，用于水上起降过程中维持飞行器横向稳定性，充气式浮筒6在巡航及水下状态收入机翼3内部。
示例性的，水下浮力控制系统通过调节水箱5内水的重量调节全机吃水深度。
示例性的，水翼8为可收放式，布置于机身1底部，用于实现三栖跨介质飞行器滑行潜水，在巡航时水翼8向后收起，收入机身1内部，着水后水翼8放入水中，用于滑行中提供负升力，全机由水面转换为水下航行。
示例性的，飞行器采用前三点可收放式起落架，用于陆上起降。
示例性的，跨介质动力采用涡轴发动机改装实现，既可以燃烧常规燃油，也可以在水下通过燃烧跨介质燃料，为三栖跨介质飞行器提供航行动力。
示例性的，本发明提供的飞行器具备空中加油功能，为保证水下航行进气道、舱门、开口以及转轴等进行水密设计。
示例性的，可垂直起降三栖跨介质飞行器具备陆上起降及水上起降能力，利用跨介质涡轴发动机2驱动处于水平状态的倾转旋翼7和固定式涵道旋翼4起降。
水上起飞过程：对水箱5进行排水，使飞行器上浮至水面，跨介质发动机2切换至常规燃油，打开充气式浮筒6稳定飞行器姿态后利用倾转旋翼7和固定式涵道旋翼4起飞；在完成全机起飞后，倾转悬翼7由水平状态逐步转为与航向一致，提供巡航动力，该过程中利用飞控系统维持飞行姿态。巡航过程中利用副翼9和升降舵10控制飞行姿态。
着陆过程：着水前打开充气式浮筒6利用倾转旋翼7和固定式涵道旋翼4缓慢降落在水面，水箱5充水，全机部分浸没水中，利用跨介质发动机2燃烧水下跨介质燃料驱动全机滑行，利用水翼8产生的水动负升力使全机完成下沉。
入水后由通过水翼8及升降舵10控制飞行器航行姿态。
以上举例仅为本发明的实施例之一，本领域研发人员从本结构直接导出的相同变形原理的外形结构，均应认为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种可垂直起降三栖跨介质飞行器，其特征在于，包括：机身(1)、两个跨介质发动机(2)、两个机翼(3)、固定式涵道旋翼(4)、两个水箱(5)、两个倾转旋翼(7)、两个水翼(8)、水下浮力控制系统；
所述两个跨介质发动机(2)设置在所述机身(1)中部，所述固定式涵道旋翼(4)设置在所述机身(1)后部，所述两个机翼(3)设置在所述机身(1)两侧，每个所述机翼(3)的前缘均设置有一个所述倾转旋翼(7)；
所述两个跨介质发动机(2)通过传动装置带动两个布置于机翼(3)前缘的倾转旋翼(7)及一个布置于机身(1)后部的固定式涵道旋翼(4)，为所述飞行器提供起飞及巡航动力；
所述机身(1)的前后底部各设置有一个所述水箱(5)，在所述飞行器在水下航行时，所述水下浮力控制系统控制所述水箱(5)中存储水，在所述飞行器从水上起飞时，所述水下浮力控制系统控制所述水箱(5)排空水，使所述飞行器浮出水面；
所述机身(1)的底部两侧分别设置有一个所述水翼(8)，所述水翼(8)可折叠，所述水翼(8)在所述飞行器在空中巡航时收入至所述机身(1)内部；
所述水翼(8)在所述飞行器着水后打开，用于为所述飞行器的滑行提供负升力，实现所述飞行器的滑行潜水。
2.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述两个倾转旋翼(7)用于提供巡航拉力。
3.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，还包括：两个充气式浮筒(6)；
每个所述机翼(3)的翼尖位置设置有一个所述充气式浮筒(6)；所述充气式浮筒(6)用于所述飞行器的水上起降过程中的横向稳定性，所述充气式浮筒(6)在所述飞行器巡航及水下状态时收入所述机翼(3)内部；
所述横向稳定性为所述飞行器的飞行方向的垂直方向的稳定性。
4.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述水下浮力控制系统用于通过调节所述水箱(5)内水的重量调节所述飞行器的吃水深度。
5.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，还包括：两个副翼(9)和两个升降舵(10)；
每个所述机翼(3)的后缘上均设置有一个所述副翼(9)，所述两个升降舵(10)分别设置在所述飞行器的尾翼的后部两侧；
所述飞行器在空中巡航过程中利用所述两个副翼(9)和所述两个升降舵(10)控制飞行姿态；
所述飞行器在水中航行过程中利用所述两个水翼(8)和所述两个升降舵(10)控制航行姿态。
6.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，还包括：起落架；
所述起落架采用前三点可收放式起落架，用于所述飞行器的陆上起降。
7.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述两个跨介质发动机(2)采用涡轴发动机改装实现，可燃烧常规燃油，以及在水下燃烧跨介质燃料，为所述飞行器提供航行动力。
8.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述倾转旋翼(7)在所述飞行器起降时处于水平状态。
9.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器具备空中加油功能，所述飞行器的进气道、舱门、开口以及转轴进行水密设计。
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