CN112644235A - 一种可重复出入水跨介质飞行器动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可重复出入水跨介质飞行器动力系统；可重复出入水跨介质飞行器动力系统由空中飞行动力系统、水下航行动力系统组成；空中飞行动力系统与水下航行动力系统在空中工况与水下工况时分别独立工作，共用一个涡轮轮盘，空中喷管与水下喷管分别连接空中燃烧室与水下燃烧室并覆盖于涡轮轮盘前端面一周；在跨介质出水起飞工况下，空中飞行动力系统与水下航行动力系统同时工作，空中燃气通过尾喷管加速、涡轮轮盘带动螺旋桨转动同时为跨介质飞行器提供起飞动力。本发明通过结合空中飞行动力系统与水下航行动力系统，共用一个涡轮轮盘，有效地提高了空间利用率。空中燃烧室与水下燃烧室相互独立，能量密度大，同时能满足跨介质飞行器在不同工况下的飞行需求并且具备重复出入水的跨介质飞行能力，可有效提高作战效能。

Description

一种可重复出入水跨介质飞行器动力系统
技术领域
本发明涉及一种跨介质飞行器动力系统，特别是一种可重复出入水跨介质飞行器动力系统。
背景技术
跨介质飞行器既可以完成空中飞行任务，也可以完成水下航行任务，是一种新概念的特种飞行器。近年来，我国在海洋权益和岛屿保卫战中面临的挑战也日益增加，而跨介质飞行器可利用良好的隐蔽性，结合空中和水下的突防手段对敌人进行攻击，这对于增强我国国防力量，维护国家主权具有重大的战略意义和巨大的潜在利用价值。
动力系统对于跨介质飞行器的性能有着至关重要的影响。现有的跨介质飞行器大多借助助飞器或者水面发射平台进行高空向水下的单模式跨介质，无法做到重复出入水工作模式，突防手段较为欠缺，作战效能有待提高。而影响跨介质飞行器重复出入水的关键因素就是其动力系统性能。
发明专利CN109624628A公开了一种螺旋桨可伸缩一体式跨介质飞行器动力系统，在实现空用螺旋桨可伸缩的情况下，还能实现空用螺旋桨和水用螺旋桨共用一个步进电机，完成了动力系统一体化的设计，不仅能保证跨介质飞行器在水下良好的外形和密封性，而且使跨介质飞行器更轻便，能耗更低。但是该动力系统能量密度较小，飞行动力不足，难以完成重复出入水的跨介质飞行。
基于上述原因，如何为跨介质飞行器提供可重复出入水的条件，满足未来海洋战争的作战需求，提出一种新型可靠的跨介质飞行器动力系统成了一个重要的研究方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可重复出入水跨介质飞行器动力系统，满足跨介质飞行器重复出入水的多模式跨介质飞行要求。空中飞行动力系统与水下航行动力系统共用一个涡轮轮盘，提高了跨介质飞行器的空间利用率，结构简单可靠。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种可重复出入水跨介质飞行器动力系统，包括空中飞行动力系统、水下航行动力系统。空中飞行动力系统与水下航行动力系统在空中工况与水下工况时分别独立工作，空中喷管与水下喷管与各自的燃烧室独立连接，独立工作时另一动力系统处于待机状态。当飞行器处于跨介质出水起飞工况时，空中动力系统与水下动力系统同时工作，为飞行器提供起飞动力。
所述的空中飞行动力系统由进气函道、压气机、空中燃料舱、空中燃烧室、空中喷管、涡轮轮盘、喷气函道、尾喷管、主轴组成；压气机与涡轮轮盘通过主轴连接；空中喷管覆盖在涡轮轮盘前端面，采用部分进气形式。跨介质飞行器处于空中工况时，外部空气通过进气函道被压气机增压，增压后的空气进入空中燃烧室，为空中燃料舱的燃料提供氧气，燃烧后的燃气经过空中喷管降压增速推动涡轮轮盘转动，涡轮轮盘通过主轴带动压气机转动持续从外部吸入新鲜空气为空中燃烧室提供氧气，经过涡轮轮盘后的燃气进入喷气函道，经过尾喷管的降压增速作用后喷出为飞行器在空中飞行提供动力。此时水下航行动力系统处于待机状态。
所述水下航行动力系统由水下燃料舱、水下燃烧室、水下喷管、涡轮轮盘、副轴、螺旋桨组成；涡轮轮盘与螺旋桨通过副轴连接；水下喷管覆盖在涡轮轮盘前端面，采用部分进气形式。跨介质飞行器处于水下工况时，水下燃料舱中的燃料进入水下燃烧室中直接燃烧，燃烧后的燃气经过水下喷管降压增速推动涡轮轮盘转动，涡轮轮盘通过副轴带动螺旋桨转动，为飞行器在水下航行提供动力。此时空中飞行动力系统处于待机状态。
所述涡轮轮盘为空中飞行动力系统和水下航行动力系统的共用涡轮轮盘，空中喷管与水下喷管均覆盖于涡轮轮盘的前端面，分别连接空中燃烧室与水下燃烧室。跨介质飞行器处于跨介质出水飞行工况时，空中飞行动力系统与水下航行动力系统同时工作，尾喷管与螺旋桨同时为跨介质飞行器出水起飞提供动力。跨介质飞行器处于跨介质入水航行工况时，空中飞行动力系统与水下航行动力系统同时处于待机状态。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明将空中飞行动力系统与水下航行动力系统相结合，不仅在单介质下能满足空中工况与水下工况的需求，还可做到多次重复出入水，增加了隐蔽性，提高了跨介质飞行器的作战效能。
2、本发明空中飞行动力系统与水下航行动力系统的燃烧室相互独立，能量密度大，跨介质出水时相互匹配工作，可满足重复出入水要求。空中飞行动力系统与水下航行动力系统共用一个涡轮轮盘，有效节省了跨介质飞行器的内部空间。
附图说明
图1为可重复出入水跨介质飞行器动力系统结构示意图；
图2为空中飞行动力系统结构示意图；
图3为水下航行动力系统结构示意图；
图中：1、进气函道；2、压气机；3、涡轮轮盘；4、喷气函道；5、尾喷管；6、空中燃料舱；7、空中燃烧室；8、空中喷管；9、水下燃料舱；10、水下燃烧室；11、水下喷管；12、副轴；13、螺旋桨；14、主轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种可重复出入水跨介质飞行器动力系统，如图1所示，包括进气函道1、压气机2、涡轮轮盘3、喷气函道4、尾喷管5、空中燃料舱6、空中燃烧室7、空中喷管8、水下燃料舱9、水下燃烧室10、水下喷管11、副轴12、螺旋桨13和主轴14。压气机2与涡轮轮盘3通过主轴14连接，螺旋桨13与涡轮轮盘3通过副轴12连接。
如图2所示，所述的空中飞行动力系统由进气函道1、压气机2、空中燃料舱6、空中燃烧室7、空中喷管8、涡轮轮盘3、喷气函道4、尾喷管5、主轴14组成；压气机2与涡轮轮盘3通过主轴14连接；空中喷管8覆盖在涡轮轮盘3前端面，采用部分进气形式。跨介质飞行器处于空中工况时，外部空气通过进气函道1被压气机2增压，增压后的空气进入空中燃烧室7，为空中燃料舱6的燃料提供氧气，燃烧后的燃气经过空中喷管8降压增速推动涡轮轮盘3转动，涡轮轮盘3通过主轴14带动压气机2转动持续从外部吸入新鲜空气为空中燃烧室7提供氧气，经过涡轮轮盘3后的燃气进入喷气函道4，经过尾喷管5的降压增速作用后喷出为飞行器在空中飞行提供动力。此时水下航行动力系统处于待机状态。
如图3所示，所述水下航行动力系统由水下燃料舱9、水下燃烧室10、水下喷管11、涡轮轮盘3、副轴12、螺旋桨13组成；涡轮轮盘3与螺旋桨13通过副轴12连接；水下喷管11覆盖在涡轮轮盘3前端面，采用部分进气形式。跨介质飞行器处于水下工况时，水下燃料舱9中的燃料进入水下燃烧室10中直接燃烧，燃烧后的燃气经过水下喷管11降压增速推动涡轮轮盘转动，涡轮轮盘3通过副轴12带动螺旋桨转动，为飞行器在水下航行提供动力。此时空中飞行动力系统处于待机状态。
所述涡轮轮盘3为空中飞行动力系统和水下航行动力系统的共用涡轮轮盘，空中喷管8与水下喷管11均覆盖于涡轮轮盘3的前端面，分别连接空中燃烧室7与水下燃烧室10。跨介质飞行器处于跨介质出水飞行工况时，空中飞行动力系统与水下航行动力系统同时工作，尾喷管5与螺旋桨13同时为跨介质飞行器出水起飞提供动力。跨介质飞行器处于跨介质入水航行工况时，空中飞行动力系统与水下航行动力系统同时处于待机状态。
整套动力系统保留了单介质下飞行器的工作性能，同时能满足重复出入水的跨介质需求。在受敌攻击时，可多次入水进行躲避，出现作战机会时，出水进行攻击或者快速接近目标进行探测。空中飞行动力系统与水下航行动力系统的燃烧室相互独立，能量密度大，保证了较高的可靠性与单介质下的稳定飞行性能，可满足重复出入水的需求。空中飞行动力系统与水下航行动力系统共用一个涡轮轮盘，有效节省了跨介质飞行器的内部空间。

Claims (4)

1.一种可重复出入水跨介质飞行器动力系统，其特征在于：包括空中飞行动力系统、水下航行动力系统；空中飞行动力系统与水下航行动力系统共用一个涡轮轮盘，空中喷管与水下喷管分别布放于涡轮轮盘前端面一周；跨介质飞行器在空中飞行工况与水下航行工况下动力系统均为部分进气式工作模式。
2.根据权利要求1所述的一种可重复出入水跨介质飞行器动力系统，其特征在于：空中飞行动力系统由进气函道、压气机、空中燃料舱、空中燃烧室、空中喷管、涡轮轮盘、喷气函道、尾喷管、主轴组成；压气机与涡轮轮盘通过主轴连接；外部新鲜空气通过进气函道被压气机压入至空中燃烧室为空中燃料提供氧气，燃气通过空中喷管推动涡轮轮盘转动，涡轮轮盘通过主轴带动压气机转动不断吸入外部空气，燃气经过喷气函道并通过尾喷管加速，为跨介质飞行器在空中飞行时提供动力。
3.根据权利要求1所述的一种可重复出入水跨介质飞行器动力系统，其特征在于：水下航行动力系统由水下燃料舱、水下燃烧室、水下喷管、涡轮轮盘、副轴、螺旋桨组成；涡轮轮盘与螺旋桨通过副轴连接；水下燃料经过水下燃烧室燃烧后燃气通过水下喷管推动涡轮轮盘转动，涡轮轮盘通过副轴带动螺旋桨转动，为跨介质飞行器在水下航行时提供动力。
4.根据权利要求1所述的一种可重复出入水跨介质飞行器动力系统，其特征在于：空中喷管与水下喷管分别与空中燃烧室与水下燃烧室连接，分别覆盖在涡轮轮盘前端面一周；飞行器跨介质起飞时，空中动力系统与水下动力系统同时工作，尾喷管与螺旋桨同时工作为跨介质飞行器提供起飞动力。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113779727A (zh) * 2021-09-14 2021-12-10 西北工业大学 一种空水两用涡轮机参数化设计方法
CN114084341A (zh) * 2021-11-26 2022-02-25 哈尔滨工程大学 涡桨泵一体化可重复出入的水跨介质飞行器动力装置
CN115837981A (zh) * 2023-02-16 2023-03-24 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所 一种用于跨介质飞行器的防水密封舱
CN116198265A (zh) * 2023-05-06 2023-06-02 清航空天(北京)科技有限公司 一种跨介质推进系统和航行器
CN117141691A (zh) * 2023-09-19 2023-12-01 华中科技大学 一种带侧喷流姿态控制发动机的水下高速航行体

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104589938A (zh) * 2014-03-20 2015-05-06 中国特种飞行器研究所 一种仿飞鱼可变构型跨介质飞行器
KR20150089970A (ko) * 2014-01-28 2015-08-05 박영찬 잠수비행자동차
CN105836124A (zh) * 2016-03-21 2016-08-10 北京航空航天大学 一种无人驾驶潜水飞行器
US20180238235A1 (en) * 2017-02-22 2018-08-23 Bell Helicopter Textron Inc. Rotorcraft having Increased Altitude Density Ceiling
CN110107426A (zh) * 2019-05-08 2019-08-09 中国航空发动机研究院 基于级间燃烧室与涡轮水空共用的跨介质飞航器动力装置
CN111114772A (zh) * 2019-12-19 2020-05-08 中国特种飞行器研究所 一种可垂直起降三栖跨介质飞行器
CN111890858A (zh) * 2020-08-17 2020-11-06 西北工业大学 一种跨介质航行器
CN111907672A (zh) * 2019-05-10 2020-11-10 北京航空航天大学 一种具备两种推进方式的仿生乌贼跨介质航行器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150089970A (ko) * 2014-01-28 2015-08-05 박영찬 잠수비행자동차
CN104589938A (zh) * 2014-03-20 2015-05-06 中国特种飞行器研究所 一种仿飞鱼可变构型跨介质飞行器
CN105836124A (zh) * 2016-03-21 2016-08-10 北京航空航天大学 一种无人驾驶潜水飞行器
US20180238235A1 (en) * 2017-02-22 2018-08-23 Bell Helicopter Textron Inc. Rotorcraft having Increased Altitude Density Ceiling
CN110107426A (zh) * 2019-05-08 2019-08-09 中国航空发动机研究院 基于级间燃烧室与涡轮水空共用的跨介质飞航器动力装置
CN111907672A (zh) * 2019-05-10 2020-11-10 北京航空航天大学 一种具备两种推进方式的仿生乌贼跨介质航行器
CN111114772A (zh) * 2019-12-19 2020-05-08 中国特种飞行器研究所 一种可垂直起降三栖跨介质飞行器
CN111890858A (zh) * 2020-08-17 2020-11-06 西北工业大学 一种跨介质航行器

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113779727A (zh) * 2021-09-14 2021-12-10 西北工业大学 一种空水两用涡轮机参数化设计方法
CN113779727B (zh) * 2021-09-14 2022-09-23 西北工业大学 一种空水两用涡轮机参数化设计方法
CN114084341A (zh) * 2021-11-26 2022-02-25 哈尔滨工程大学 涡桨泵一体化可重复出入的水跨介质飞行器动力装置
CN115837981A (zh) * 2023-02-16 2023-03-24 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所 一种用于跨介质飞行器的防水密封舱
CN116198265A (zh) * 2023-05-06 2023-06-02 清航空天(北京)科技有限公司 一种跨介质推进系统和航行器
CN117141691A (zh) * 2023-09-19 2023-12-01 华中科技大学 一种带侧喷流姿态控制发动机的水下高速航行体
CN117141691B (zh) * 2023-09-19 2024-05-14 华中科技大学 一种带侧喷流姿态控制发动机的水下高速航行体

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