CN215041904U - 一种跨介质暂栖飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种跨介质暂栖飞行器，采用多旋翼结构，旋翼的数量N为偶数，且N≥4；跨介质暂栖飞行器的动力系统包括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，动力单元在空中时的推力小于在水中时的推力；跨介质暂栖飞行器的机身上设置有吸盘。本实用新型提供的两栖式跨介质飞行器，采用多旋翼结构，有效提高对两种工作环境的兼容性，能够快速入水，通过动力系统功率设计，解决水面波动对稳定出水造成的严重影响，出水可靠性可达99.8％以上。机身增加吸盘，使之能够吸附在静止物体或大型移动物体上，借助外力实现定点或慢速移动，缓解了电池能量密度小的问题。

Description

一种跨介质暂栖飞行器

技术领域

本申请属于无人机技术领域，具体涉及一种跨介质暂栖飞行器。

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。

跨介质飞行器一直以来都是人类热衷研究的新型飞行器。以往的研究和设计制作通常围绕固定翼外形的飞行器而展开，水和空气两种介质环境的差异给此类设计带来了巨大挑战。数百倍的密度差使得固定翼外形的跨介质飞行器难以应对复杂的升力、阻力、浮力。同时，飞行器跨介质瞬间，由兴波阻力和地面效应等因素带来的控制问题也一直没有得到彻底解决。

目前的固定翼跨介质飞行器为了克服水和空气两种介质环境的差异所带来的技术问题，采用变体结构固定翼，例如英国布里斯托大学开发的“仿生扑翼”跨介质飞机和美国MIT机械工程系开发的“仿生飞鱼”飞行器等。或者为了适应水下环境而增添附加系统，例如北京航空航天大学研制了一款仿生鲣鸟的跨介质飞机，该平台设计了两套不同的推进系统来兼容水空两种介质，起降时均采用气囊协助实现姿态调控。

综述以上，在国内外的各个科研机构，现有的成果都不能成熟可靠地实现跨介质飞行。有的不能实现自主跨介质，只能在单一介质环境下航行；有的为实现跨介质飞行而采用了变体结构设及，增加了复杂度。因此，目前的研究成果均不能在短时间内批量生产并投入营运。而随着信息不断发展，目标用户的任务需求越来越复杂，无人飞行器平台所承担的任务也就越来越艰巨。因此，市场对于这种多功能飞行器需求也会更加强烈。

至此，开发出一款成熟可靠、多功能性、能真正实现跨介质飞行的无人飞行器就十分必要。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种跨介质暂栖飞行器，采用多旋翼结构，规避固定翼布局的固有矛盾，有效提高了跨介质暂栖飞行器对两种工作环境的兼容性，且设置吸盘实现暂栖功能，提高续航能力。

实现本实用新型目的所采用的技术方案为，一种跨介质暂栖飞行器，所述跨介质暂栖飞行器为多旋翼结构，所述旋翼的数量N为偶数，且N≥4；所述跨介质暂栖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，所述动力单元在空中时的推力小于在水中时的推力；所述跨介质暂栖飞行器的机身上设置有吸盘。

可选的，所述动力系统中各电机的总功率P≥3P1、总推力F≥1.5G，其中P1为所述跨介质暂栖飞行器在悬停状态下所需的动力系统中各电机的总功率，G为所述跨介质暂栖飞行器的重力；所述跨介质暂栖飞行器的水平尺寸t与待进出水域的波浪的波长λ满足：t≥4λ或t≤0.25λ；所述跨介质暂栖飞行器的整体密度大于ρ0，ρ0为待进入水域的水密度。

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；所述跨介质暂栖飞行器的水平尺寸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，所述螺旋桨的直径D为6～8英寸，所述螺旋桨的螺距p＜D；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°；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，所述跨介质暂栖飞行器包括吸附脱附装置，所述吸附脱附装置包括所述吸盘、牵拉件和脱附动力元件；所述吸盘为软性吸盘，所述吸盘的两个外型面分别为操作面和用于吸附的吸附面；所述牵拉件的一端与所述脱附动力元件的输出端连接，所述牵拉件的另一端与所述吸盘的操作面的边部连接。

可选的，所述吸盘包括位于中心的吸盘本体以及位于边缘的唇圈，所述牵拉件的另一端与所述唇圈连接；所述唇圈的操作面上设置有系线环，所述牵拉件的另一端系在所述系线环上；所述牵拉件为软绳；所述吸盘本体的操作面的中心设置有用于将安装吸盘的连接部；

所述吸盘的操作面上设置有限位件，所述限位件中设置有通孔，所述牵拉件穿过所述通孔、可移动地设置在所述限位件中；或者所述吸盘的内部设置有过线通道，所述牵拉件穿设于所述过线通道中。

可选的，所述脱附动力元件为电磁铁、转动动力元件或者直线伸缩动力元件；

若所述脱附动力元件为电磁铁，所述牵拉件为磁吸构件，所述磁吸构件固定设置在所述吸盘的操作面的边部；

若所述脱附动力元件为转动动力元件，所述转动动力元件的输出轴与所述牵拉件的一端固定连接；或者，所述转动动力元件的输出轴上设置有拨杆，所述拨杆的其中一端固定安装于所述输出轴上，所述牵拉件与所述拨杆的另一端连接；或者所述拨杆的其中一端固定安装于所述输出轴上，所述拨杆的另一端设置有过线孔，所述牵拉件穿过所述过线孔、且与所述转动动力元件固定连接；

若所述脱附动力元件为直线伸缩动力元件，所述直线伸缩动力元件的伸缩杆与所述牵拉件的一端固定连接。

可选的，所述跨介质暂栖飞行器的信号电线路以及电路板上均包覆有密封胶；所述跨介质暂栖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；所述跨介质暂栖飞行器的机械运动部件的缝隙中涂覆有润滑脂。

可选的，所述机身为N轴机架结构，包括N根悬臂轴，所述N根悬臂轴具有共同的交汇端，以在所述交汇端形成机舱，所述悬臂轴为空心的立方体结构，以使立方体结构的内部形成连接所述螺旋桨至所述机舱的走线通道；所述悬臂轴的轴壁镂空，所述轴壁中设置有若干连通内部与外界环境的排水孔；所述机身采用碳纤维制备。

可选的，所述跨介质暂栖飞行器包括低频通讯装置和压力计，所述低频通讯装置采用频率为5000Hz～1.2GHz电磁波进行数据通信，所述低频通讯装置和所述压力计均与所述跨介质暂栖飞行器的飞行控制芯片电连接。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的跨介质暂栖飞行器，整机多旋翼结构，旋翼的数量N为偶数，且N≥4，保证动力系统工作时不会产生自旋扭矩。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，相比内燃机驱动螺旋桨的动力系统，本实用新型提供的跨介质暂栖飞行器采用电机驱动螺旋桨，可适用于水中作业。

本实用新型将多旋翼无人机应用于跨介质飞行领域，多旋翼无人机属于目前较为成熟的技术，实施难度小，且由于多旋翼无人机可悬停于流体介质中，并且飞行过程全程可控，因此在入水时可采用悬停入水方式，出水时可采用动力式出水，即依托本实用新型的跨介质暂栖飞行器自身的多旋翼结构配合对应的控制策略即可实现跨介质飞行。相比于现有的固定翼跨介质飞行器，本实用新型的跨介质暂栖飞行器无需设计变构式固定翼，也不需要借助两套不同的推进系统来兼容水空两种介质或气囊辅助调节姿态，整体结构简单，实施成本低。

本实用新型将多旋翼无人机应用于跨介质飞行领域，多旋翼无人机属于目前较为成熟的技术，实施难度小，由于多旋翼无人机具有多个动力，可以采用动力式出水控制策略，对于电机的控制可以采用多动力差速式控制方案。调整动力系统中电机和螺旋桨的参数，可以实现动力单元在空中时的推力小于在水中时的推力。在水中或者水面，整机受多个力：重力、浮力和若干电机的拉力；整机受n*N个力矩，即电机反扭带来的力矩。多旋翼布局的无人机，整机结构对称，因此重心位于飞机的中心。一般跨介质无人机整机密度相对于水来说较大，相比于其他作用力，浮力为非重要影响因素。因此各个电机的拉力差是使该多旋翼无人机俯仰横滚操纵的力矩的来源。各个电机的力矩差是使该多旋翼无人机偏航操纵的力矩的来源。

由于本实用新型提供的跨介质暂栖飞行器中，动力单元在空中时的推力小于在水中时的推力，即使跨介质暂栖飞行器在水面上的姿态是不平稳的，由于不平稳的姿态导致必有一个较高位置的电机带动旋转的螺旋桨首先出离水面，该电机离开水介质后，受到水和空气密度差的影响，浮力和螺旋桨拉力均瞬间减小，由此使得该机臂受到一个力矩作用，有向下运动并恢复平衡的趋势。此时未离开水面的其他三个电机由于仍处于水中，电机拉力大于离开水面的电机的拉力，使得处于水中的三个机臂也受到一个力矩作用，有向上运动并恢复平衡的趋势。叠加这两种分析所得的运动方式，飞行器最终将趋于姿态平稳并逐渐离开水面。

本实用新型提供的跨介质暂栖飞行器的机身上设置有吸盘，赋予了跨介质飞行器“暂栖”的能力。执行任务期间，如需要定点侦察/勘测而不需要高速移动，跨介质飞行器就可以吸附在静止物体或大型移动物体上，借助外力实现定点或慢速移动，节约能源。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型提供的跨介质暂栖飞行器，采用多旋翼结构，规避固定翼布局的固有矛盾，有效提高了跨介质暂栖飞行器对两种工作环境的兼容性，能够快速入水、出水。

2、本实用新型提供的跨介质暂栖飞行器，通过设置动力单元在空中时的推力小于在水中时的推力，使得出水过程中跨介质暂栖飞行器可自动修正自身姿态，保证姿态平稳，避免发生倾覆，出水速度可缩短至1s内，出水可靠性可达99.8％以上。

3、本实用新型提供的跨介质暂栖飞行器，通过飞行器平台设计，机身增加吸盘，使之能够吸附在静止物体或大型移动物体上，借助外力实现定点或慢速移动，缓解了电池能量密度小的问题，从另一个角度改善了续航能力。

附图说明

图1为本实用新型实施例中跨介质暂栖飞行器的整体结构示意图。

图2为图1的主视图。

图3为图1的爆炸图。

图4为图1的跨介质暂栖飞行器中动力系统桨叶的结构示意图。

图5为第一种实施方式中吸附脱附装置的结构示意图。

图6为第二种实施方式中吸附脱附装置的结构示意图。

图7为第三种实施方式中吸附脱附装置的结构示意图。

图8为第四种实施方式中吸附脱附装置的结构示意图。

图9为第五种实施方式中吸附脱附装置的结构示意图。

附图标记说明：100-跨介质暂栖飞行器；110-旋翼；10-吸附脱附装置；1-吸盘，11-吸盘本体，12-唇圈，13-连接部，14-系线环，15-限位件，16-过线通道；2-牵拉件；3-脱附动力元件，31-拨杆，32-输出轴，33-过线孔，34-伸缩杆；20-机身，21-上板，22-悬臂轴，23-机舱，24-走线通道，25-排水孔，26-下板；30-动力系统，301-螺旋桨，302-电机，303-桨叶，304-翼梢小翼；40-低频通讯装置；50-飞行控制芯片；60-供电装置；70-电子调速器；80-铝柱。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

现有技术中，跨介质暂栖飞行器通常围绕固定翼外形的飞行器而展开，目前的固定翼跨介质飞行器为了克服水和空气两种介质环境的差异所带来的技术问题，采用变体结构固定翼或者为了适应水下环境而增添附加系统，上述设计增加了结构复杂程度和机体重量，降低了可靠性，难以实用化量产。

并且研究发现，飞行器属于一种低密度运动平台，设计理念围绕减重而展开；相反潜航器属于一种高密度运动平台，为了维持水下潜行，其密度须大于或等于水的密度。再者是阻力设计的难点。两种介质密度的差异使得一个固定的机身外形很难同时适应两种流体介质中的工作环境。潜行仅需要小水翼保证浮力，而飞行需要大机翼保证升力，依据空气动力学设计的机翼几乎不可能同时也满足水动力学要求，在水下环境会产生较大的阻力，不利于飞机的潜行。因此，传统思维下设计的常规固定翼布局飞机几乎不可能满足跨介质暂栖飞行器的设计需求。

此外，现有技术还存在出水过程的姿态稳定控制这一控制难点，如是在静水中进行出水操作，由于水面平稳，所有的电机工作状态类似，能够做到同时出水，但是实际使用中几乎不存在平整的水面，如果水面有波动，跨介质暂栖飞行器在波动的水中，螺旋桨可能会产生一种新的状态，即桨盘的一部分浸入水中，而另一部分在空气中。此时螺旋桨的转速与在水中的转速相差不大，但是产生的推力没有水中大。由于水空密度相差约800倍，因此其他所有工作条件都一致的螺旋桨，在水中的推力是在空气中的约800倍。由于桨盘浸入水中的面积从0到100％都是有可能的，因此无法对这种状态下的螺旋桨推力进行量化，使得波动的水面会对跨介质暂栖飞行器的稳定出水造成严重影响，导致跨介质暂栖飞行器出水时倾覆，无法出水。

传统的小型、微型无人飞行器大都采用锂电池供电。经测试，滑翔性能较好的固定翼飞行器携带中小容量锂电池(14.8v，3300mAh)续航时间可达40min；常见的消费级四轴无人机，如大疆精灵4携带大容量锂电池(14.8v，6000mAh)能达到28min的续航时间。在需求不断增长的同时，兼容水下高密度介质工作环境的跨介质飞行器也需要更强大的续航能力来提升性能、增大工作半径。在可预见的将来，锂电池能量密度短时间内出现重大突破的可能性比较小。针对跨介质飞行领域，目前已有的方案是采用伸缩机翼或变体机翼，通过这两种方式来改变机翼的形态从而适应不同的工作介质。随之带来的缺点也很明显，增加了结构重量和结构复杂度，也会进一步缩短飞行器的续航时间。

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提出一种新的设计思路，将多旋翼无人机应用于跨介质飞行领域，多旋翼无人机属于目前较为成熟的技术，实施难度小；并且在机身增加吸盘，使之能够吸附在静止物体或大型移动物体上，借助外力实现定点或慢速移动，缓解了电池能量密度小的问题，从另一个角度改善了续航能力。

下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细介绍：

参见图1至图3，本实施例提供一种跨介质暂栖飞行器100，包括机身20、吸附脱附装置10、动力系统30、低频通讯装置40、飞行控制芯片50和供电装置60。其中机身20为整个跨介质暂栖飞行器100的安装基础，吸附脱附装置10、动力系统30、低频通讯装置40和供电装置50均安装于机身2010上。吸附脱附装置10用于将跨介质暂栖飞行器100吸附在静止物体或大型移动物体上，实现“暂栖”功能，提高续航能力。动力系统30用于提供飞行动力以及吸附动力。低频通讯装置40用于实现远程无线通信，飞行控制芯片50通过低频通讯装置40接收控制指令，控制整机飞行作业。供电装置60用于向吸附脱附装置10、动力系统30、低频通讯装置40和飞行控制芯片50供电。

整体上看，该跨介质暂栖飞行器100为多旋翼结构，旋翼110的数量N为偶数，且N≥4，例如四旋翼、六旋翼、八旋翼等。跨介质暂栖飞行器100的动力系统30包括n*N个动力单元，n为正整数，各旋翼110上均安装n个动力单元，例如六旋翼无人机，每个旋翼均配置双动力，则动力单元共12个。动力单元的偶数设计保证动力系统30工作时不会产生自旋扭矩。动力单元包括螺旋桨302和用于驱动螺旋桨302的电机301。

对于整机，该跨介质暂栖飞行器100的整体密度大于ρ0，ρ0为待进入水域的水密度，保证顺利入水和潜航。跨介质暂栖飞行器100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，即跨介质暂栖飞行器100的尺寸设计为远小于当地波浪的波长，或远大于当地波浪的波长，使得波动的水面相对于跨介质暂栖飞行器100近似为平面。

作为优选方案，跨介质暂栖飞行器100的水平尺寸t与待进出水域的波浪的波长λ应满足：t≥10λ或t≤0.1λ。也即跨介质暂栖飞行器100的水平尺寸t与待进出水域的波浪的波长λ之间的相差一个数量级。本实施例中，该跨介质暂栖飞行器100的水平尺寸t为对角中心距。

当然，在其他实施例中，也可将任意两个螺旋桨的中心距作为该跨介质暂栖飞行器100的水平尺寸t，以最为通用的四旋翼结构为例，任意两个螺旋桨可以是同一侧边的两个螺旋桨或者对角的两个螺旋桨，相应的任意两个螺旋桨的中心距可以是同一侧边的两个螺旋桨的中心距，也可以是对角的两个螺旋桨的中心距。

在其他实施例中，还可以将任意两个螺旋桨的桨盘边缘的距离作为跨介质暂栖飞行器100的水平尺寸t，同样以最为通用的四旋翼结构为例，任意两个螺旋桨的定义同上，此处不再赘述。两个螺旋桨的桨盘边缘是指螺旋桨桨盘上任意一点与另一螺旋桨桨盘上任意一点的距离，该距离随着点选取的不同而不同，当选择最外侧的两个象限点时，两个螺旋桨的桨盘边缘的距离最大，当选择最内侧的两个象限点时，两个螺旋桨的桨盘边缘的距离最小。对于跨介质暂栖飞行器100的水平尺寸t与待进出水域的波浪的波长λ之间的相差一个数量级或以上的情况，可将上述任一种间距作为跨介质暂栖飞行器100的水平尺寸t，不同间距形式的选择对于跨介质暂栖飞行器100稳定性的影响可忽略不计。

动力系统30中各电机的总功率P≥3P1，P1为跨介质暂栖飞行器100在悬停状态下所需的动力系统30中各电机的总功率，也称悬停功率。由于动力系统30的总功率一般是平均分配至各个电机上，因此也可理解为单个电机的功率p≥3p1，p1为该电机的悬停功率，可直接查询得到。设置动力系统30总功率P不小于3倍的悬停功率，使得动力系统30能够提供尽可能强的出水动力，缩短其出水时间至1s内，能够在水面未发生明显变化的极短时间内出水。动力系统30中各电机的总推力F≥1.5G，G为跨介质暂栖飞行器100的重力，上述设计保证动力系统30工作时不会产生自旋扭矩，并且能够驱动该跨介质暂栖飞行器100进行稳定的空中飞行、潜航和介质转换。

跨介质暂栖飞行器100的水空过渡问题是跨介质暂栖飞行器100的设计难点，流体的密度和流动状态都是时刻变化的，因此在飞行包线中就会涉及多流体动力学稳定控制问题。针对入水过程中面临的技术问题，本实用新型提供的跨介质暂栖飞行器100中，动力单元包括螺旋桨和用于驱动螺旋桨的电机，动力系统30中各电机的总推力F≥1.5倍跨介质暂栖飞行器100自重，且跨介质暂栖飞行器100的整机密度大于待进入水域的水密度，能够驱动该跨介质暂栖飞行器100进行稳定的空中飞行、潜航和介质转换，保证顺利入水，且可控制该跨介质暂栖飞行器100悬停至靠近水面的位置，在1s内入水。

本实用新型的跨介质暂栖飞行器100中，动力单元包括螺旋桨和用于驱动螺旋桨的电机，由于要进行跨介质作业，螺旋桨302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。这样可以使这套动力在水中和空气中都能提供稳定的动力输出，在水中电机输出高扭矩，转速较低；在空气中电机输出低扭矩，转速较高。

具体的，螺旋桨302的直径D为6～8英寸，螺旋桨的螺距p＜D，本实施例中螺距p为3.8～4.0英寸。整机对角轴距在250～550mm之间，起飞重量为0.5～2Kg。以起飞重量1.4Kg为例，本实施例提供的跨介质暂栖飞行器100的对角轴距仅450mm，而同重量的固定翼无人机通常翼展超过600mm，因此相比于同样重量的固定翼式跨介质暂栖飞行器100，整机尺寸较小。螺旋桨的材质优选碳纤维材料，在其他实施例中，也可采用PC材质的螺旋桨。

参见图4，本实施例中，螺旋桨302的桨叶303具有翼梢小翼304，翼梢小翼304与桨叶303呈角度设置，翼梢小翼304的具体参数如下：a)倾斜角为10°～30°，翼梢小翼的弦平面与地平面之间的夹角定义为倾斜角，本实施例中倾斜角度取15°～20°；b)安装角为-40°～0°，翼梢小翼的安装角是指其根弦与机翼翼尖弦之间的夹角。其安装角一般为负值.即小翼的前缘向外，也称外撇角，本实施例中安装角度取-20°～0°。采用带有翼梢小翼304的小直径螺旋桨，改善了气动性能和动力学特性，能有效减少水中潜行时产生的诱导阻力，提高了效率；并减少了扰流对螺旋桨翼梢的影响，提高了控制性能以及飞行器在水下航行和跨介质过程中的稳定性。

电机301采用大扭矩电机，其输出的扭矩范围是0.1～10N·m，本实施例中电机的扭矩在0.5～10N·m范围内，优选在飞机用螺旋桨对应电机的输出扭矩的两倍以上，例如对于一确定参数的飞机用螺旋桨，与之匹配的电机的扭矩为a，则本实施例中电机的扭矩应大于等于2a，具体数值根据实际使用需求而确定。对于电机的选型，本实施例具体采用无刷电机，大扭矩无刷电机能耐受较大电流，同时适应水与空气两种介质。且在水中工作时，电机可直接通过水介质散热，效率更高，也能降低损坏概率。

电机301通过飞行控制芯片50控制具体的动力输出，该跨介质暂栖飞行器100中设置有与电机301数量相同的电子调速器70，通过电子调速器70来驱动电机301完成各种指令，控制电机，完成规定速度、动作。

动力系统30安装于机身20上，基于跨介质暂栖飞行器100采用多旋翼结构，对应的机身20为N轴机架结构，包括N根悬臂轴22，N根悬臂轴22具有共同的交汇端，以在交汇端形成机舱23。以最为通用的四旋翼结构为例，则机身20包括四根互相垂直形成十字形结构的悬臂轴22，每一悬臂轴22的自由端设置一动力单元，每一悬臂轴22的交汇端共同连接机舱23。

具体参见图2和图3，悬臂轴22为空心的立方体结构，以使立方体结构的内部形成连接螺旋桨至机舱23的走线通道24，电机的动力线、信号线和电子调速器70均布置于走线通道24中，飞行控制芯片50、供电装置60以及低频通讯装置40均安装于机舱23中。机舱23的顶部设置有上板21，底部设置有下板26，对内部组件进行保护。为了保证机舱23的结构强度，参见图3，本实施例中，机舱23中设置有若干竖直设置的铝柱80，铝柱80连接上板21和下板26，上板21和下板26通过螺丝紧固在铝柱80上，以在上板21和下板26之间形成稳定的安装腔体，飞行控制芯片50、供电装置60以及低频通讯装置40均安装在下板26上。

悬臂轴22可拆卸连接在机舱23上，以便于后续对悬臂轴22进行维护和维修时方便更换。参见图3，悬臂轴22和铝柱80夹装在上板21和下板26之间。在悬臂轴22与机舱23的连接末端设置连接构件，连接构件可采用螺栓连接或者其他方便拆卸的连接形式，包括但不限于螺栓连接、卡接、扣接等。

跨介质飞行器在出水和入水时，要求飞机的密度变化越快越好，即机身应当具有快速吸排水的能力。如果飞行器的整体密度变化较慢，会出现飞机沉不下去或者飞机浮不上来的情况。有鉴于此，本实施例中，悬臂轴22的轴壁镂空，轴壁中设置有若干连通内部与外界环境的排水孔25，采用大幅度镂空的机身20，可以使该跨介质暂栖飞行器100出水时，水迅速排出机身20；入水时，水迅速进入机身20。机身20的密度可以迅速改变，不会对飞机的迅速出入水造成影响。并且在水中潜航时水流可以快速通过排水孔25，进而减小潜航阻力。

具体的，排水孔25的设计应当满足将整个立方体结构的通道在水流通过时保持流畅对机体的冲击最小，且每一悬臂轴22上的排水孔25孔位以及数量、孔径应当设置一致，以适应当无人机在水下潜航执行不同的运动动作时，其悬臂轴22的排水效率保持稳定，在忽略水压方向的情况以及各悬臂轴22所在位置的不同时，水压对机身20的冲击力是可控的。

以横截面为正方形的立方柱为例，本实施例中，沿立方体结构的四个面均设置排水孔25，每个面的排水孔25位置、分布形式、排水孔25的孔径均设置为相同或者对称形式，具体为，位于四个面相对位置的排水孔25的位置应当是一一对称设置的，在相对面进入机身20通道内的水流会从相对侧的排水孔25排出。

在另一种实施方案中，立方体结构的顶面为水平面，立方体结构底面为倾斜面，倾斜面的倾斜方向包括，立方体结构沿机舱23至螺旋桨方向的底面逐渐形成平滑的倾斜面，水平面的结构，可以保证跨介质飞行器在潜航上升时保持恒定的排水力度以及水穿过排水孔25时形成均衡的排量，进而保障跨介质飞行器在水中的稳定性，而悬臂轴22的立方体结构倾斜角度自跨介质飞行器机舱23至自由端部逐渐缩小厚度，目的在于：当水流穿过跨介质飞行器时，水流靠近悬臂轴22厚度较小端部时会减少与其的接触面积，进而减少悬臂轴22与水流的阻力。在另一种实施方案中，立方体结构底面为倾斜面，倾斜面的倾斜方向包括，立方体结构沿机舱23至螺旋桨2方向的底面逐渐形成平滑的倾斜面。

机身20采用碳纤维制备，碳纤维材料具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。碳纤维的密度小，因此比强度和比模量高。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度及比模量在现有工程材料中是最高的。因此，作为无人机的机身20材料，不仅具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀的技术效果，还能大幅度地减轻机身20，为实现跨介质飞行提供了更大的可能性。

由于本实用新型提供的跨介质暂栖飞行器100需要在水下航行，防水处理绝对不能忽视。对于外形封闭的潜航器来说，通常对机体做增压处理，来抵抗水下的压力，同时也能具有良好的密封性能防止渗水来保证电子设备的安全。而空中飞行器一般只有一层薄蒙皮来维持气动外形，并不能承受水下压力。同时很多仪器设备不能直接暴露在水下环境中，防水处理将会是一大难题。一般的解决方式是加装密封外壳，但又带来了额外重量，不利于空中飞行。

本实施例中，为了权衡防水性能以及防水措施所带来的其他麻烦，采用物理隔绝的方法，主要处理电路防水以及机械运动部件的防水。

全机电路中主要分为电流较小的信号电和电流较大的动力电，涉及信号电的电元件主要为信号电线路以及电路板，涉及动力电的电元件主要为动力电线路以及动力元件。本实施例中，跨介质暂栖飞行器100的信号电线路以及电路板上均包覆有密封胶。跨介质暂栖飞行器100的动力电线路的导线规格为18AWG以上；动力电线路的接头处涂覆有保护层。跨介质暂栖飞行器100的机械运动部件的缝隙中涂覆有润滑脂。

具体的，对于信号电，所有导线全部用液态硅胶密封后冷凝固化，形成一层致密的保护面。硅胶是一种高活性吸附材料，属非晶态物质，其化学分子式为mSiO2·nH2O。除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应，不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定。各种型号的硅胶因其制造方法不同而形成不同的微孔结构。硅胶的化学组份和物理结构，决定了它具有许多其他同类材料难以取代的特点：吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。因此，作为密封材料能够发挥较为良好的隔绝防护以及稳定性的效果。硅胶是单组分胶水，储存时为液态，可在常温下涂覆，制备时，将硅胶直接涂覆于电路组件的信号电导线的外表面，硅胶吸收空气中的水蒸气凝固，形成一层致密的防水密封膜。

对于所有的电路板，如飞行控制芯片50和电子调速器70等，也均使用硅胶凝固密封，如此在重量和防水性之间权衡了一个折中方案。电路板的表体具有很多暴露的导线金属线头，在通过硅胶进行涂覆之前需要测试电路板的导电性能是否正常，然后将硅胶均匀涂覆于电路板的外表面，硅胶凝固后应当再次测试电路板能否正常工作，若正常则可投入安装使用，若发生短路或者电路断通，则需要重新检查电路板的局部通电情况。

对于动力电，由于其电流大、电压高，只要采用了电阻小的高质量导线，即使接头完全暴露在水中，电流也会因为水流电阻较大而只从导线中流过，因此只对动力电的接头部分做简单密封处理即可。20℃时，铜的电阻率约为1.85*10-8欧米，而即使是海水，电阻率也高达3.3*104欧米。因此只要是根据电流选了合适线规的导线，即使接头完全暴露在水中，也都是没有问题的。本实施例中，整机最小的一条供电线路的电流为3A，所以该条供电线路使用18awg的导线，对应的电阻值约21Ω/Km。为保证无人机正常使用，整机动力电导线规格在18AWG以上，即动力电导线的AWG数值≤18，数字越小线规越高，导线电阻越低。

由于本实用新型的跨介质暂栖飞行器100工作时需要与水接触，例如在海水中作业，动力电线路不可避免有一部分暴露在海水中，则需要考虑海水对导线、接插件的电化学腐蚀。本实施例中，接头、接插件等暴露于外的导线采用镀金的方式来避免锈蚀，当然也可采用上述的硅胶凝固密封。

对于机上的其他机械运动部件，如舵机等，在其齿轮缝隙涂满具有优良防水性能的润滑脂即可，本实施例中采用锂基润滑脂，具体是含有12-羟基硬脂酸的锂基润滑脂。12-羟基硬脂酸对矿油或合成油的稠化能力都比较强，因此，锂基润滑脂与钙钠基润滑脂相比，稠化剂量可以降低约1/3，而使用寿命可以延长一倍以上，加有抗氧化剂、防锈剂和极压剂之后，就成为多效长寿命通用润滑脂，可以代替钙基润滑脂和钠基润滑脂，通用锂基润滑脂(GB7324-1994)按稠度等级分为1#、2#、3#。12-羟基硬脂酸具有良好的抗水性、机械安定性、防腐蚀性和氧化安定性，应用于本实用新型的跨介质暂栖飞行器100的涂覆中，具有良好的防腐蚀性能。12-羟基硬脂酸极强的疏水性，能有效保护舵机不受水流影响，正常工作。

除舵机外，润滑脂还可涂刷在机械组件的连接构件上连接构件包含连接跨介质暂栖飞行器100上个零部件的连接件，具体包含但不限于螺栓、以及卡接构件等容易发生锈蚀的金属制品。

一般来讲，地面站都是位于空气中的，跨介质飞行器在水面上工作时，可以利用各种无线电通信方式。但在水下工作时，跨介质飞行器向地面站发射的信号大部分都被水吸收了，地面站向跨介质飞行器发射的无线电电波大部分被水体反射回空气中，几乎不能穿透水面，一小部分进入水中也很快被水吸收掉，于是机体就无法利用无线电装置与外界联系。水介质对无线电波衰减效果远大于空气，同时海水导电能力比水强，无线电波的衰减将进一步加强。经研究发现，无线电波的波长越短，越容易被水体反射或是吸收，穿透能力越差。而传统无人飞行器的控制信号基本都是2.4G高频信号，在水下的衰减严重影响了操控性能。

对于有类似水下通信需求的潜艇，常选择无线电浮标或低频电磁波两种方案解决这个问题。经过试验论证，若电磁波频率在5000-20000之间，向海面发射信号时，可穿透20米左右的水深。在跨介质飞行器上，应用无线电浮标显然也会给飞行性能优化带来困难。

因此，本实用新型提供的跨介质暂栖飞行器100采用低频电磁波通讯，由低频通讯装置40接收和发送电磁波信号，与操作人员的遥控器进行数据通讯。低频通讯装置40采用频率为5000Hz～1.2GHz电磁波进行数据通信，在此频率范围内，电磁波可穿透2～20米的水深，且频率越低穿透力越强。但是考虑到传输带宽与延迟的问题，电磁波频率应尽可能高，综合以上因素，本实施例采用915兆赫兹低频通信技术，可正常穿透至少2米水深，解决水下信号传导的难题。

本实施例提供的跨介质暂栖飞行器100上还搭载有一些常见的飞行辅助仪器，例如压力计、GPS模块等，本实施例中，该跨介质暂栖飞行器100上安装有压力计，低频通讯装置40、压力计、飞行控制芯片50和供电装置60分别电性连接，低频通讯装置40与地面站(若为遥控式无人机，则为遥控装置)的接收机数据通信，无线电收发装置自带信号强度检测的功能，从地面发射高频电磁波(比如常用的2.4GHz，发射功率0.1～0.15W)，由于水对高频电磁波吸收、反射效果好，飞机在较深的水域中是接收不到信号的。越接近水面，信号越好。通常在距水面1-5cm时可以接收到稳定的信号。压力计用于检测水压和气压。飞行器在跨越水面时，压力计的读数会大幅增加或大幅降低。压力计读数与接收机接收的高频信号的强度均可用于判定飞行器是处于水中还是空气中。

跨介质暂栖飞行器100中的所有用电元件均由供电装置60供电，本实施例中，供电装置60为锂电池装置，锂电池是一种以锂金属或锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液的一次电池，与可充电电池锂离子电池跟锂离子聚合物电池是不一样的，具有良好的电量储存效果，应用于该跨介质暂栖飞行器100中，可使跨介质暂栖飞行器100保持长久的飞行动力。

在其他可选实施例中，该供电装置60内设置有充电电路，充电电路与外部电源连接，电源模块是直流电输入或者交流电输入。

在另一种可选实施例中，供电装置60内设置有保护电路，保护电路与充电电路电连接，例如在电池充满电的时候断开充电电路的充电功能，再如在充电电路电压过大超过电路负载时候断开充电电路的充电功能，以对整个电路进行保护。

在另一种可选实施例中，供电装置60内设置有报警电路，报警电路与保护电路电连接用于在充电电路电压过大超过电路负载时提示报警，可与LED显示灯电连接，当发生电压过大超过电路负载时或者电量不足时，LED显示灯会形成闪烁的报警状态。

在另一种可选实施例中，供电装置60内还设置有电量显示模块，电量显示模块与电源模块电连接，电量显示模块用于显示电源模块的电量，显示模块可采用LED显示屏，用以显示电源模块的剩余电量以及充电电量。

针对该跨介质暂栖飞行器100的续航能力，本实用新型提供的跨介质暂栖飞行器100中设置吸附脱附装置10，用于将跨介质暂栖飞行器100吸附在静止物体或大型移动物体上，实现“暂栖”功能。执行任务期间，如需要定点侦察/勘测而不需要高速移动，跨介质飞行器就可以吸附在静止物体或大型移动物体上，借助外力实现定点或慢速移动。这样就实现了节约能源的目的，即通过飞行器平台设计，缓解了电池能量密度小的问题，从另一个角度改善了续航能力。

具体参见图5至图9，本实施例的吸附脱附装置10包括吸盘1、牵拉件2和脱附动力元件3。吸盘1为软性吸盘1，例如目前最为常用的圆锥形软胶材质的吸盘1，吸盘1材质较软，因此外力作用下可变形，使得内部负压环境能够被破坏。吸盘1具有两个外型面，本实施例中，两个外型面分别记为操作面和用于吸附的吸附面。牵拉件2的一端与脱附动力元件3的输出端连接，牵拉件2的另一端与吸盘1的操作面的边部连接。

具体的，本实施例中，吸盘1为一体成型的结构，以目前最为常用的圆锥形软胶吸盘1为例，吸盘1的盘体厚度一般设置为自圆心至边缘逐渐变小，也就是说边缘最薄，最容易变形，则将边缘较薄的区域作为吸盘1的唇圈12，吸盘1中心剩余部分作为吸盘本体11，为了方便吸盘1安装在无人机上，吸盘本体11的操作面的中心设置有用于将安装吸盘1的连接部13。牵拉件2与唇圈12连接，仅需要较小的牵拉力即可实现唇圈12的变形，实现脱附。

牵拉件2采用软绳，质量较轻，不会增加装置负载。本实施例中，牵拉件2采用最为常见的鱼线，鱼线较细，且坚韧不易断，应用于飞行器时不会增加飞行阻力。为方便牵拉件2与吸盘1的连接，吸盘1的唇圈12的操作面上设置有系线环14，系线环14可以是一个外凸的圆环，也可以是吸盘1上开设的一个通孔，牵拉件2的一端系在系线环14上。

脱附动力元件3的作用是提供吸盘1脱附时的牵拉力。脱附动力元件3可采用现有的任一种动力元件，具体选型本实用新型不做限制。本实施例中，脱附动力元件3为转动动力元件，例如舵机、电动机等。转动动力元件的输出轴32为转动轴，输出轴32上设置有拨杆31，拨杆31的其中一端固定安装于输出轴32上，牵拉件2与拨杆31的另一端连接，如图1所示。

以舵机作为脱附动力元件3为例，本实施例提供的吸附脱附装置10的工作原理如下：吸附时，通过挤压的方式可将吸盘1吸附在物体表面；脱附时，控制舵机工作，舵机转轴带动拨杆31转动，拨杆31转动时牵扯牵拉件2，使得牵拉件2拉动吸盘1的边部，使吸盘1边缘翘起、与吸附区分离，外界流体介质进入吸盘1腔体，破坏腔体内的负压环境，完成脱附。

在另一可选实施例中，脱附动力元件3同样采用转动动力元件，具体参见图6，转动动力元件的输出轴32上设置有拨杆31，拨杆31的其中一端固定安装于输出轴32上，拨杆31的另一端设置有过线孔33，牵拉件2的其中一端穿过过线孔33、且与转动动力元件固定连接。为了避免无人机在飞行时，牵拉件2钩挂在障碍物上，吸盘1的操作面上设置有限位件15，限位件15中设置有通孔，牵拉件2穿过通孔、可移动地设置在限位件15中。通过限位件15将牵拉件2限制在贴近吸盘1操作面的位置，避免钩挂障碍物。

同样以舵机作为脱附动力元件3为例，该实施例提供的吸附脱附装置10的工作原理为：吸附时，通过挤压的方式可将吸盘1吸附在物体表面；脱附时，控制舵机工作，舵机转轴带动拨杆31转动，拨杆31转动时通过过线孔33拨动牵拉件2，使得牵拉件2拉动吸盘1的边部，使吸盘1边缘翘起、与吸附区分离，外界流体介质进入吸盘1腔体，破坏腔体内的负压环境，完成脱附。

在另一可选实施例中，脱附动力元件3同样采用转动动力元件，具体参见图7，本实施例中转动动力元件的输出轴32直接与牵拉件2的一端固定连接，为了避免无人机在飞行时，牵拉件2钩挂在障碍物上，吸盘1的内部设置有过线通道16，牵拉件2的另一端穿设于过线通道16中、且与吸盘1唇边连接。

以步进电机作为脱附动力元件3为例，该实施例提供的吸附脱附装置10的工作原理为：吸附时，通过挤压的方式可将吸盘1吸附在物体表面；脱附时，控制步进电机工作，步进电机转轴转动时使得牵拉件2缠绕于转轴上，牵拉件2拉动吸盘1的边部，使吸盘1边缘翘起、与吸附区分离，外界流体介质进入吸盘1腔体，破坏腔体内的负压环境，完成脱附。

在另一可选实施例中，脱附动力元件3采用直线伸缩动力元件，例如气缸、电动推杆等，具体参见图8，直线伸缩动力元件的伸缩杆34与牵拉件2的一端固定连接。

以电动推杆作为脱附动力元件3为例，该实施例提供的吸附脱附装置10的工作原理为：吸附时，通过挤压的方式可将吸盘1吸附在物体表面；脱附时，控制电动推杆伸出/缩回，伸缩杆34带动牵拉件2拉动吸盘1的边部，使吸盘1边缘翘起、与吸附区分离，外界流体介质进入吸盘1腔体，破坏腔体内的负压环境，完成脱附。

在另一可选实施例中，脱附动力元件3采用电磁铁，具体参见图9，牵拉件2采用磁吸构件，磁吸构件固定设置在吸盘1的操作面的边部，磁吸力作为牵拉力，通过磁吸实现脱附。

该实施例提供的吸附脱附装置10的工作原理为：吸附时，通过挤压的方式可将吸盘1吸附在物体表面；脱附时，控制电磁铁得电产生磁性，电磁铁吸引磁吸构件，磁吸构件带动吸盘1边缘与吸附区分离，外界流体介质进入吸盘1腔体，破坏腔体内的负压环境，完成脱附。

本实施例中，吸附脱附装置10具体安装于机舱23顶部的上板21上，如图1至图3所示，吸盘1与螺旋桨位于该跨介质暂栖飞行器100的同一侧面，且吸盘位于该侧面的中心，吸盘的吸附面高于螺旋桨的桨盘。由此可以通过该跨介质暂栖飞行器100的动力系统30提供动力，将吸盘1压紧在物体吸附表面上。

本实施例提供的跨介质暂栖飞行器100能够快速、稳定地进行水空过渡，跨介质控制原理如下：

A、入水控制方法，具体包括如下步骤：通过动力系统30控制跨介质暂栖飞行器100在水面上方悬停；控制动力系统30的动力减小，以使跨介质暂栖飞行器100的高度降低，直至跨介质暂栖飞行器100入水，入水时减速以降低入水冲击力，飞机入水后就可以通过调节动力进行水下操纵。

B、出水控制采用动力式出水控制策略，调整动力系统30中电机和螺旋桨的参数，以使动力单元在空中时的推力小于在水中时的推力，控制动力系统30的电机同时转动，以使跨介质暂栖飞行器100逐渐靠近水面，直至跨介质暂栖飞行器100出水，出水时加速，增加动能，靠惯性提高出水成功率。

在动力系统30的入水、出水控制方式上，基础的控制方案只有三种，分别是陀螺进动式、多动力差速式和舵面式。目前所有的飞机、船、潜航器的控制方案都是使用这三种方式，或者是几种方式的组合。陀螺进动式常用于直升机，表现为周期变距。多动力差速式常用于多旋翼飞行器。舵面式常用于固定翼飞机和船、潜航器，表现为舵面。由于飞机螺旋桨在水和空气中转速相差极大，且在水中转速非常低，因此不能使用陀螺进动式，因为控制力矩受转速影响很大。

入水控制方式可以采用舵面式和多动力差动式，舵面式在水中和空中，当飞机超过一定的运行速度后，就可以提供稳定的操纵力矩。但是由于飞机在水中和空气中的飞行速度相差很大，控制力矩受流体流速影响很大，特别是出水瞬间，飞机的速度接近水中速度，而飞机处在空气介质中，此时舵面几乎不能提供操纵力矩，因此出水控制方式不能使用舵面式。

多动力差动式由于所有的电机工作状态都是类似的，因此在调速范围内具备足够且可控的控制力矩，在水中和空中都可以。由于多动力差动式的结构相对简单，且控制力矩对飞行速度没有要求，并且可以兼顾入水和出水控制要求，因此本实施例入水控制选用多动力差动式。多旋翼无人机的多动力差动式控制方案为成熟的现有技术，具体内容可参考现有技术的相关公开，本实用新型不做展开说明。

多动力差速式在水下状态和在空气状态下，由于所有的电机工作状态都是类似的，因此在调速范围内具备足够且可控的控制力矩。因此如果所有的电机能够做到同时出入水，那么出水控制是没有问题的。

假设跨介质暂栖飞行器100是有一部分电机在空中，一部分电机在水下。由于本实用新型提供的跨介质暂栖飞行器100的跨介质控制方法，通过调整动力系统30中电机和螺旋桨的参数，以使动力单元在空中时的推力小于在水中时的推力，即使跨介质暂栖飞行器在水面上的姿态是不平稳的，由于不平稳的姿态导致必有一个较高位置的电机带动旋转的螺旋桨首先出离水面，该电机离开水介质后，受到水和空气密度差的影响，浮力和螺旋桨拉力均瞬间减小，由此使得该机臂受到一个力矩作用，有向下运动并恢复平衡的趋势。此时未离开水面的其他三个电机由于仍处于水中，电机拉力大于离开水面的电机的拉力，使得处于水中的三个机臂也受到一个力矩作用，有向上运动并恢复平衡的趋势。叠加这两种分析所得的运动方式，飞行器最终将趋于姿态平稳并逐渐离开水面。由于水的密度是空气的800倍，因此使同一套电机螺旋桨组合在水下的推力高于在空中的推力是可以实现的。

根据上述实施例，本实用新型具有如下技术效果：

1、本实用新型提供的跨介质暂栖飞行器100，采用多旋翼结构，规避固定翼布局的固有矛盾，有效提高了跨介质暂栖飞行器100对两种工作环境的兼容性，能够快速入水、出水。

2、本实用新型提供的跨介质暂栖飞行器100，通过设置动力单元在空中时的推力小于在水中时的推力，使得出水过程中跨介质暂栖飞行器100可自动修正自身姿态，保证姿态平稳，避免发生倾覆，出水速度可缩短至1s内，出水可靠性可达99.8％以上。

3、本实用新型提供的跨介质暂栖飞行器100，通过飞行器平台设计，机身20增加吸盘，使之能够吸附在静止物体或大型移动物体上，借助外力实现定点或慢速移动，缓解了电池能量密度小的问题，从另一个角度改善了续航能力。

4、本实用新型提供的跨介质暂栖飞行器100，通过设计跨介质暂栖飞行器100的尺寸远小于或远大于当地波浪的波长，以及设置动力系统30中各电机的总功率P不小于3倍的悬停功率，共同解决水面波动对跨介质暂栖飞行器100的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。

5、本实用新型提供的跨介质暂栖飞行器100，采用多旋翼结构，因而可以采用悬停入水方式，降落过程全程可控，且入水速度可快可慢，即入水速度可调；且相比于坠落入水，悬停入水的入水过程对跨介质暂栖飞行器100的冲击力小。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种跨介质暂栖飞行器，其特征在于：所述跨介质暂栖飞行器为多旋翼结构，所述旋翼的数量N为偶数，且N≥4；所述跨介质暂栖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，所述动力单元在空中时的推力小于在水中时的推力；所述跨介质暂栖飞行器的机身上设置有吸盘。

2.如权利要求1所述的跨介质暂栖飞行器，其特征在于：所述动力系统中各电机的总功率P≥3P1、总推力F≥1.5G，其中P1为所述跨介质暂栖飞行器在悬停状态下所需的动力系统中各电机的总功率，G为所述跨介质暂栖飞行器的重力；所述跨介质暂栖飞行器的水平尺寸t与待进出水域的波浪的波长λ满足：t≥4λ或t≤0.25λ；所述跨介质暂栖飞行器的整体密度大于ρ0，ρ0为待进入水域的水密度。

3.如权利要求2所述的跨介质暂栖飞行器，其特征在于：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；所述跨介质暂栖飞行器的水平尺寸t与待进出水域的波浪的波长λ满足：t≥10λ或t≤0.1λ。

4.如权利要求3所述的跨介质暂栖飞行器，其特征在于：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°；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。

5.如权利要求1-4中任一项所述的跨介质暂栖飞行器，其特征在于：所述跨介质暂栖飞行器包括吸附脱附装置，所述吸附脱附装置包括所述吸盘、牵拉件和脱附动力元件；所述吸盘为软性吸盘，所述吸盘的两个外型面分别为操作面和用于吸附的吸附面；所述牵拉件的一端与所述脱附动力元件的输出端连接，所述牵拉件的另一端与所述吸盘的操作面的边部连接。

6.如权利要求5所述的跨介质暂栖飞行器，其特征在于：所述吸盘包括位于中心的吸盘本体以及位于边缘的唇圈，所述牵拉件的另一端与所述唇圈连接；所述唇圈的操作面上设置有系线环，所述牵拉件的另一端系在所述系线环上；所述牵拉件为软绳；所述吸盘本体的操作面的中心设置有用于将安装吸盘的连接部；

所述吸盘的操作面上设置有限位件，所述限位件中设置有通孔，所述牵拉件穿过所述通孔、可移动地设置在所述限位件中；或者所述吸盘的内部设置有过线通道，所述牵拉件穿设于所述过线通道中。

7.如权利要求6所述的跨介质暂栖飞行器，其特征在于：所述脱附动力元件为电磁铁、转动动力元件或者直线伸缩动力元件；

若所述脱附动力元件为电磁铁，所述牵拉件为磁吸构件，所述磁吸构件固定设置在所述吸盘的操作面的边部；

若所述脱附动力元件为转动动力元件，所述转动动力元件的输出轴与所述牵拉件的一端固定连接；或者，所述转动动力元件的输出轴上设置有拨杆，所述拨杆的其中一端固定安装于所述输出轴上，所述牵拉件与所述拨杆的另一端连接；或者所述拨杆的其中一端固定安装于所述输出轴上，所述拨杆的另一端设置有过线孔，所述牵拉件穿过所述过线孔、且与所述转动动力元件固定连接；

若所述脱附动力元件为直线伸缩动力元件，所述直线伸缩动力元件的伸缩杆与所述牵拉件的一端固定连接。

8.如权利要求1-4中任一项所述的跨介质暂栖飞行器，其特征在于：所述跨介质暂栖飞行器的信号电线路以及电路板上均包覆有密封胶；所述跨介质暂栖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；所述跨介质暂栖飞行器的机械运动部件的缝隙中涂覆有润滑脂。

9.如权利要求1-4中任一项所述的跨介质暂栖飞行器，其特征在于：所述机身为N轴机架结构，包括N根悬臂轴，所述N根悬臂轴具有共同的交汇端，以在所述交汇端形成机舱，所述悬臂轴为空心的立方体结构，以使立方体结构的内部形成连接所述螺旋桨至所述机舱的走线通道；所述悬臂轴的轴壁镂空，所述轴壁中设置有若干连通内部与外界环境的排水孔；所述机身采用碳纤维制备。

10.如权利要求1-4中任一项所述的跨介质暂栖飞行器，其特征在于：所述跨介质暂栖飞行器包括低频通讯装置和压力计，所述低频通讯装置采用频率为5000Hz～1.2GHz电磁波进行数据通信，所述低频通讯装置和所述压力计均与所述跨介质暂栖飞行器的飞行控制芯片电连接。

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