一种跨介质无人机装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种跨介质无人机装置及其控制方法，跨介质无人机装置包括壳体以及设置在所述壳体内且能够在所述壳体内往复移动的活塞，所述壳体一端开口，所述活塞周向均匀设置有若干飞行翼，所述飞行翼可转动连接在所述活塞面向所述开口的一侧、成伞状展开或收拢；在所述活塞的推动下，所述飞行翼能够向所述壳体外展开，且能够收拢回所述壳体内；本发明专利技术在壳体内设置有能够移动的活塞，活塞可转动连接有飞行翼，依靠活塞的推动作用使得飞行翼能够向壳体外展开，并能够收拢在壳体内，从而能够完成在水中和空气中不同形态的转换，出水和入水时，飞行翼收拢在壳体内被壳体保护避免破坏，飞行时，飞行翼能够顺利展开保证飞行状态。飞行翼能够顺利展开保证飞行状态。飞行翼能够顺利展开保证飞行状态。

【技术实现步骤摘要】
一种跨介质无人机装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及跨介质运行装置
，特别是涉及一种跨介质无人机装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，航空器和潜艇发展迅速，各类航空器在空中飞行的性能越来越优异和完善，潜艇在潜水性能上也不断发展和进步。这两种机器仅仅是在单介质中航行的，这时人们就想能不能结合航空器的空中飞行能力和潜艇的潜水航行能力，创造出一个跨水空两介质的新概念飞行器，即跨水空两介质飞行器。这种飞行器是潜艇和航空器的结合体，既能像航空器一样在空气中飞行，具有较好的机动能力和广阔的视野，也能像潜艇一样在水中潜行，具有良好的隐蔽能力和水下作业能力。
[0003]在军事运用方面，跨水空两介质飞行器综合利用了飞机和潜艇的侦察、突防和攻击能力，利用跨介质的特点，可以获得水下，水面上以及空中的范围广阔的更加全面的敌方信息；利用飞机的空中飞行能力，可以实现快速掌握战场局势，具有更广阔的视角以及快速突防和打击能力；利用潜艇的潜水能力，可以实现水下潜伏，目标探测，隐蔽打击敌方的能力。当跨介质飞行器潜水时，可以观察敌人军舰或潜艇的位置，从而可以进行近岸保护、突破封锁、侦察和掩饰特种部队行动等一系列战前重要任务。其主要攻击对象首选为敌方的运输船或商船，能利用水介质掩护进行隐蔽活动和对敌方实施突然袭击；有较大的自给力、续航力和作战半径，可远离基地，在较长时间和较大海洋区域以至深入敌方海区独立作战，有较强的突击威力；当跨介质飞行器从水中跨介质到空气中飞行时，能携带炸药，导弹、鱼雷等装置，攻击海上和陆上目标，这种跨介质飞行器可以大大提高现代海军的综合作战能力。因此，跨介质飞行器的研制在我国有巨大的潜在应用价值和战略意义。
[0004]在民事运用方面，该飞行器也有巨大的经济效益和实际应用意义。这种无人的跨水空两介质的飞行器既可以像无人机一样实现空中探测火灾，洪灾和海难等各种自然灾害情况，也可像水下探测器或潜艇一样实现水质监测、海洋科学研究、抢救财物、勘探开采、科学侦测、维护设备、搜索援救、海底电缆维修、水下旅游观光、学术调查等一系列任务。仅仅一个跨介质飞行器可以实现多介质的多方面的且目前需要多种设备才能实现的功能与任务，这大大提高了办事效率和节省了各类设备的生产成本，实现“一器多用”。
[0005]为了研制这种跨介质无人机，目前很多人，团队和机构提出了很多种设计方法，包括美国的“鸬鹚”潜射无人机，美国的“海上搜索者”无人机，美国海军研究实验室研制的“XFC潜射无人机”，英国帝国理工学院的Siddall等人利用仿生动物设计研制出了一款桨式推进仿鲣鸟两栖飞行器“AquaMav”，北卡罗来纳州立大学和特力丹科学与成像公司联合开发了“鹰鳐”(Eagle Ray) 固定翼跨介质航行器，北京航空航天大学开发了一款仿鲣鸟水空两栖跨介质无人飞行器，空军工程大学廖保全，冯金富等人提出一种通过两次向上折叠弹翼改变外形的跨介质航行。其基本方案是：入水时通过变体结构折叠机翼后俯冲入水；出水时，先通过改变自身密度使飞行器浮出水面，然后调整姿态由自身动力或运载器发射出水，
起飞过程中，通过变体结构张开机翼转化成固定翼飞行。
[0006]现有的跨介质无人机入水时，一般采用折叠机翼俯冲入水的方式(如说明书附图图1所示的各种形式)，出水时依靠自身动力装置(例如：水泵，化学反应装置)或运载器(弹射装置，鱼雷发射器或小型火箭助推器)，虽然能够完成跨介质这一完整的过程，但这些设计存在一些共同的缺点：1)折叠装置在入水过程中高空入水对结构破坏性较大；2)这类跨介质飞行器均为单次跨介质飞行器，发射一次后需要再次调整才能使用；3)出水后转换成固定翼飞行状态时，对控制要求较高，也就是控制难度大。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种跨介质无人机装置及其控制方法，以解决上述现有技术存在的问题，在壳体内设置有能够移动的活塞，活塞可转动连接有飞行翼，依靠活塞的推动作用使得飞行翼能够向壳体外展开，并能够收拢在壳体内，从而能够完成在水中和空气中不同形态的转换，出水和入水时，飞行翼收拢在壳体内被壳体保护避免破坏，飞行时，飞行翼能够顺利展开保证飞行状态。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0009]本专利技术提供一种跨介质无人机装置，包括壳体以及设置在所述壳体内且能够在所述壳体内往复移动的活塞，所述壳体一端开口，所述活塞周向均匀设置有若干飞行翼，所述飞行翼可转动连接在所述活塞面向所述开口的一侧、成伞状展开或收拢；在所述活塞的推动下，所述飞行翼能够向所述壳体外展开，且能够收拢回所述壳体内。
[0010]优选地，所述活塞包括活塞头、活塞尾以及连接所述活塞头和所述活塞尾的活塞杆，所述活塞尾位于所述壳体外部，且能够封闭所述壳体。
[0011]优选地，所述壳体与所述活塞尾扣合后整体成纺锤形，所述活塞头为空心结构，所述活塞尾质量大于所述活塞头质量。
[0012]优选地，所述活塞尾密度可调。
[0013]优选地，所述飞行翼包括转动杆以及设置在所述转动杆自由端的一字型旋翼，所述转动杆上设置有吸引所述一字型旋翼的磁性结构。
[0014]优选地，所述活塞头上开设有安装槽，所述安装槽具有轴向的限位壁和径向的限位壁，所述转动杆铰接在所述安装槽内。
[0015]优选地，所述转动杆设置有四个，成十字形分布。
[0016]优选地，所述活塞连接有动力单元，所述动力单元包括活塞式航空发动机以及由所述活塞式航空发动机驱动的液压系统，通过控制所述液压系统推动所述活塞移动。
[0017]本专利技术还提供一种跨介质无人机装置的控制方法，
[0018]当出水时，将无人机装置由水中向空气中发射出去；上升至一定高度时，活塞相对于壳体向所述壳体外部方向移动，飞行翼伸出所述壳体外部并展开；
[0019]当入水时，所述飞行翼向下收拢，所述活塞相对于所述壳体向所述壳体内部方向移动，所述飞行翼收拢回所述壳体内，所述无人机装置自由落体入水。
[0020]优选地，在出水时，所述无人机装置保持竖直状态发射出水面，在入水时，所述无人机装置保持竖直状态落入水中。
[0021]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0022](1)本专利技术在壳体内设置有能够移动的活塞，活塞可转动连接有飞行翼，依靠活塞的推动作用使得飞行翼能够向壳体外展开，并能够收拢在壳体内，从而能够完成在水中和空气中不同形态的转换，出水和入水时，飞行翼收拢在壳体内被壳体保护避免破坏，飞行时，飞行翼能够顺利展开保证飞行状态；
[0023](2)本专利技术活塞包括在壳体内移动的活塞头以及在壳体外移动的活塞尾，在飞行翼收拢在壳体内时，能够依靠活塞尾实现对壳体的封闭，进一步保证壳体内包括飞行翼在内的结构或部件的安全；在空中飞行状态时，活塞尾还能形成对于无人机装置的配重结构，进一步保证无人机装置飞行的稳定性；
[0024](3)本专利技术壳体与活塞尾扣合后整体成纺锤形，活塞尾的质量较大使得整体重心在下部，因此，无人机装置在释本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跨介质无人机装置，其特征在于：包括壳体以及设置在所述壳体内且能够在所述壳体内往复移动的活塞，所述壳体一端开口，所述活塞周向均匀设置有若干飞行翼，所述飞行翼可转动连接在所述活塞面向所述开口的一侧、成伞状展开或收拢；在所述活塞的推动下，所述飞行翼能够向所述壳体外展开，且能够收拢回所述壳体内。2.根据权利要求1所述的跨介质无人机装置，其特征在于：所述活塞包括活塞头、活塞尾以及连接所述活塞头和所述活塞尾的活塞杆，所述活塞尾位于所述壳体外部，且能够封闭所述壳体。3.根据权利要求2所述的跨介质无人机装置，其特征在于：所述壳体与所述活塞尾扣合后整体成纺锤形，所述活塞头为空心结构，所述活塞尾质量大于所述活塞头质量。4.根据权利要求3所述的跨介质无人机装置，其特征在于：所述活塞尾密度可调。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的跨介质无人机装置，其特征在于：所述飞行翼包括转动杆以及设置在所述转动杆自由端的一字型旋翼，所述转动杆上设置有吸引所述一字型旋翼的磁性结构。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓枫，孙肖元，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：