[发明专利]一种可变体的跨介质航行器

说明书

本公开涉及海洋工程装备技术领域，公开了一种可变体的跨介质航行器，包括连接为一体的艇体和艇首，以及至少一对变体机翼结构、推进系统和控制系统。其中，至少一对变体机翼结构对称设置于艇体的两侧，每个变体机翼结构包括一NACA水翼和一超空泡水翼，NACA水翼设置于变体机翼结构的根部且与艇体连接，超空泡水翼设置于变体机翼结构的端部且连接于NACA水翼。推进系统设置于艇体的尾部，采用喷水推进器为跨介质航行器提供动力支持。控制系统设置于艇体的内部，采用双环反馈控制，基于多传感器的组合运用对推进系统和变体机翼结构进行控制，实现跨介质航行器在水下和水面不同介质中的航行。

技术领域

本公开涉及海洋工程装备技术领域，尤其涉及一种可变体的跨介质航行器。

背景技术

近年来，世界各国均制定海洋领域发展规划，大力支持水下无人航行器(AUV)的发展。

相比而言，跨介质航行器既能隐蔽于水下，又能突防于空中，使其难于被追踪锁定，同时可支持全空间协同作战，其发展对未来战争具有重要的意义，研究适应多介质环境的跨介质航行器已成为军事强国的重要发展方向。因此，开发高性能的跨介质航行器是非常有必要的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本公开的主要目的在于提供一种可变体的跨介质航行器。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本公开采用的技术解决方案如下：

一种可变体的跨介质航行器，整体呈流线型，包括连接为一体的艇体 4和艇首5，该跨介质航行器还包括：

至少一对变体机翼结构，对称设置于艇体4的两侧，每个变体机翼结构包括一NACA水翼2和一超空泡水翼3，其中NACA水翼2设置于变体机翼结构的根部且与艇体4连接，超空泡水翼3设置于变体机翼结构的端部且连接于NACA水翼2；

推进系统，设置于艇体4的尾部，采用喷水推进器1为跨介质航行器提供动力支持；

控制系统，设置于艇体4的内部，采用双环反馈控制，基于多传感器的组合运用对推进系统和变体机翼结构进行控制，实现跨介质航行器在水下和水面不同介质中的航行。

上述方案中，所述变体机翼结构还包括一折叠机构，所述NACA水翼 2与所述超空泡水翼3通过该折叠机构相连接。

上述方案中，所述折叠机构采用机械自锁装置，对NACA水翼2和超空泡水翼3进行收放，实现跨介质航行器在水面和水下不同介质中的切换。

上述方案中，所述NACA水翼2相对于艇体4水平布置，具有较大的升阻，跨介质航行器加速行驶时，NACA水翼2上下表面的压力差会产生向上的升力，将跨介质航行器抬出水面。

上述方案中，所述超空泡水翼3相对于艇体4倾斜布置，采用翼型设计，在航行过程中切割自由液面，在超空泡水翼3的表面形成一层气膜，从而减少跨介质航行器在水下的阻力，提高跨介质航行器的航行速度。

上述方案中，所述变体机翼结构的数量为1对、2对、3对或4对。可选地，所述变体机翼结构的数量为2对，艇体4的前后各一对。

上述方案中，所述推进系统采用的喷水推进器1包括环状导管6、定子7和转子8，其中：

所述环状导管6固设于艇体4的尾部，包裹着定子7和转子8；

所述定子7是一组固定叶片，与来流呈一定角度，为转子入流产生预旋，同时将环状导管6固定于艇体4的尾部；

所述转子8是一组可旋转叶片，通过与水流的相互作用力来推动跨介质航行器。

上述方案中，所述环状导管6的翼型剖面是喷水推进器1流场的控制面。