跨介质多模态飞行器的制作方法

本发明涉及潜艇，具体涉及跨介质多模态飞行器。

背景技术：

1、潜艇作为一种早期的军事产物，由于其优越的海底性能，使其对战争的改变起着巨大的作用，中国专利文献cn101337583a提供了《能浅潜水的地效飞行器》能浅潜隐蔽喷水推进，又能跃升海面增加喷气推进，借水翼变成机翼，产生地效效应，掠海或离地面很近飞行，和着陆喷气行驶。上述专利采用气泵作为推进装置对潜艇并没有从根本上解决其复杂的结构特性，更多的是以气泵的数量来调整潜艇的气压实现排水上浮；气泵本身也是一种高危险系数装置，在面对海底压强时，也是对机身安全的一种巨大考验。因此，如何不使用气泵而是采用新的方式实现潜艇的上浮和下沉。

技术实现思路

1、本发明所要解决的问题是提供一种新的方式代替气泵实现潜艇的上浮和下沉。

2、针对现有技术的不足，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：跨介质多模态飞行器，包括多种工作模态，包括机身，机身底部设有舱体，机身顶部间隔设置有推进器一和推进器二，推进器一和推进器二均可嵌入机身内或伸出机身外，推进器一和推进器二之间设有机翼一，机翼一为可伸展收缩结构；机身中部两侧均设有机翼二，机翼二为不可收缩机翼；机身尾部设有螺旋桨，靠近机身尾部有两个对称设置的尾翼，尾翼上设有舵面；舱体从机头方向依次设有前舱门、下舱门、后舱门；所述多种工作模态包括空中航行、地效模式、水面航行模式以及水中航行。

3、优选的，机翼一中心两侧对称设有拉杆，拉杆包括可依次嵌套的多节臂，多节臂分别控制机翼一不同部位的收缩，拉杆可将机翼一收缩至机身的阻力切线内。

4、优选的，机翼二的最外端和尾翼的最外端均位于阻力切线内。

5、优选的，空中航行时推进器一与推进器二同时作用使飞行器达到额定空速v，飞行所需升力为l，飞行器重力为g，ly为升力系数，e为空气密度，s为机翼一翼展面积，此时机翼一处于完全展开状态；额定空速v需要满足如下关系式：

6、

7、优选的，地效模式时飞行器距离地面高度h为机翼一翼展长度的一半即，机翼一翼展长度为；地效临界速度为v1，起飞空速v起≥额定空速v，则满足如下关系式：

8、

9、地效模式的速度范围如下：

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11、优选的，水中航行前为入水阶段，入水阶段具体过程为：

12、机翼一在拉杆的驱动下逐渐收缩至预定位置，推进器二与副翼以及舵面的辅助作用下使飞行器产生低头力矩；

13、飞行器底部接触水面时，推进器一收缩进机身中同时打开前舱门与下舱门进行注水；

14、推进器二继续推动飞行器向下运动，当水平面没过机翼二时推进器二收缩进机身内，关闭下舱门打开后舱门，启动螺旋桨驱动飞行器水下前进。

15、优选的，水中航行具体过程为机身完全进入水中后，推进器一、推进器二完全收缩进机身内，机翼一收缩，螺旋桨驱动机身实现水下航行，同时驱动舵面实现转向。

16、优选的，水中航行后为出水阶段，出水阶段指的是水中航行结束后回到水面，螺旋桨、尾翼以及舵面配合使机身上浮，然后推进器一伸出机身开始工作同时打开前舱门、后舱门，机翼二出水后推进器二开始工作产生向前的拉力，推进器二配合推进器一，使机身产生足够的空速将舱体内水排空，先关闭前舱门然后关闭后舱门。

17、本发明的有益效果如下：

18、(1)传统的海空两类飞行器大多采用喷气式出水面或者利用压强差实现上浮和下降，本发明通过采用惯性入水的设计，取代了传统的气压式排水，摒弃了又气泵与水泵带来的复杂系统，显著地提高了设计的简洁性以及动力的消耗。

19、(2)在原有潜艇飞机的布局中，因驱动喷气装置或气压排水都需要配置相当重量的动力装置，致使在起飞阶段，将耗费更多的燃料。在本发明中，由于机身下方采用空腔结构，通过惯性入水省却了以前发明中的动力系统，在机身质量上将显著下降。

20、(3)本发明可收缩的机翼一使得在空中时有理想翼展实现地效模式，在水下时机翼一又收缩至阻力切线内，减少水的阻力，实用性较强。在采用气泵和水泵装置的飞行器中，由于需要借助外部空气实现排水上浮以及喷水转向所以该类飞行器不能离水面太深。而本发明采用机翼舵面实现转向与上浮，且不受水深限制。

1.跨介质多模态飞行器，包括多种工作模态，其特征在于：包括机身(1)，机身(1)底部设有舱体(14)，机身(1)顶部间隔设置有推进器一(2)和推进器二(5)，推进器一(2)和推进器二(5)均可嵌入机身(1)内或伸出机身(1)外，推进器一(2)和推进器二(5)之间设有机翼一(3)，机翼一(3)为可伸展收缩结构；机身(1)中部两侧均设有机翼二(6)，机翼二(6)为不可收缩机翼；机身(1)尾部设有螺旋桨(8)，靠近机身(1)尾部有两个对称设置的尾翼(7)，尾翼(7)上设有舵面(71)；舱体(14)从机头方向依次设有前舱门(11)、下舱门(12)、后舱门(13)；所述多种工作模态包括空中航行、地效模式、水面航行模式以及水中航行。

2.如权利要求1所述的跨介质多模态飞行器，其特征在于：机翼一(3)中心两侧对称设有拉杆(4)，拉杆(4)包括可依次嵌套的多节臂，多节臂分别控制机翼一(3)不同部位的收缩，拉杆(4)可将机翼一(3)收缩至机身(1)的阻力切线(9)内。

3.如权利要求2所述的跨介质多模态飞行器，其特征在于：机翼二(6)的最外端和尾翼(7)的最外端均位于阻力切线(9)内。

4.如权利要求3所述的跨介质多模态飞行器，其特征在于：空中航行时推进器一(2)与推进器二(5)同时作用使飞行器达到额定空速v，飞行所需升力为l，飞行器重力为g，ly为升力系数，e为空气密度，s为机翼一(3)翼展面积，此时机翼一(3)处于完全展开状态；额定空速v需要满足如下关系式：

5.如权利要求4所述的跨介质多模态飞行器，其特征在于：地效模式时飞行器距离地面高度h为机翼一(3)翼展长度的一半即，机翼一(3)翼展长度为；地效临界速度为v1，起飞空速v起≥额定空速v，则满足如下关系式：

6.如权利要求1所述的跨介质多模态飞行器，其特征在于：水中航行前为入水阶段，入水阶段具体过程为：

7.如权利要求6所述的跨介质多模态飞行器，其特征在于：水中航行具体过程为机身(1)完全进入水中后，推进器一(2)、推进器二(5)完全收缩进机身(1)内，机翼一(3)收缩，螺旋桨(8)驱动机身(1)实现水下航行，同时驱动舵面(71)实现转向。

8.如权利要求7所述的跨介质多模态飞行器，其特征在于：水中航行后为出水阶段，出水阶段指的是水中航行结束后回到水面，螺旋桨(8)、尾翼(7)以及舵面(71)配合使机身(1)上浮，然后推进器一(2)伸出机身(1)开始工作同时打开前舱门(11)、后舱门(13)，机翼二(6)出水后推进器二(5)开始工作产生向前的拉力，推进器二(5)配合推进器一(2)，使机身(1)产生足够的空速将舱体(14)内水排空，先关闭前舱门(11)然后关闭后舱门(13)。