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CN111890859A - 一种无人跨介质航行器 - Google Patents

一种无人跨介质航行器 Download PDF

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CN111890859A
CN111890859A CN202010828404.5A CN202010828404A CN111890859A CN 111890859 A CN111890859 A CN 111890859A CN 202010828404 A CN202010828404 A CN 202010828404A CN 111890859 A CN111890859 A CN 111890859A
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CN
China
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vehicle
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hydrofoil
aircraft
unmanned
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CN202010828404.5A
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English (en)
Inventor
罗凯
刘富强
李代金
黄闯
秦侃
党建军
陈万宇
许海雨
张水艳
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Northwestern Polytechnical University
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Northwestern Polytechnical University
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    • B60F—VEHICLES FOR USE BOTH ON RAIL AND ON ROAD; AMPHIBIOUS OR LIKE VEHICLES; CONVERTIBLE VEHICLES
    • B60F5/00—Other convertible vehicles, i.e. vehicles capable of travelling in or on different media
    • B60F5/02—Other convertible vehicles, i.e. vehicles capable of travelling in or on different media convertible into aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
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    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种无人跨介质航行器，包括航行器主体，航行器主体内部分别开设进气通道、进水通道，进气通道内包括喷气推进系统，进水通道内包括喷水推进系统，航行器主体中部连接水平主翼，水平主翼连接改变其副翼攻角的控制系统a，航行器主体尾部连接鳍舵结构，航行器主体前部连接前水翼结构；本发明的跨介质航行器克服了现有的航行器只能单向空入水得到单模式跨介质工作，导致发射隐蔽性差的问题。

Description

一种无人跨介质航行器
技术领域
本发明属于航行器技术领域，具体涉及一种无人跨介质航行器。
背景技术
海洋作为蓝色国土，保护领土完整、守卫海洋安全作为国家安全的重要组成部分日益重要。现阶段，国家积极提出海洋强国战略，走向深蓝、迈向远海。衡量一个国家海洋实力的一个关键因素是海军装备整体实力，鱼雷等水下武器作为一种用于攻击水面舰艇和水下潜艇的常规武器已被广泛应用。
鱼雷具有水下打击威力大、隐蔽性好等特点，是我国海军水下攻防的主战装备，已成为建设我国强大海军的重要力量。然而，传统鱼雷由于水下航行阻力大、平台空间小及重量限制等原因，导致其航程相对于空中导弹较小，无法有效突破敌方防御圈，发射后我方平台易被敌方锁定，对发射母艇的威胁较大。对于从空中发起攻击的导弹，敌舰艇编队已具备覆盖近、中、远程，低、中、高空域的立体防空体系，突防难度大。目前国内外已经装备各型助飞航行器，利用空中运行的运载器如火箭、滑翔机等为传统航行器助飞，由水面平台发射，远距离空中助飞后入水实现水下精确打击。但助飞航行器受平台限制无法水下发射，只能单向空入水得到单模式跨介质工作，导致发射隐蔽性差、突防手段欠缺等缺陷，直接影响其作战效能。
发明内容
本发明的目的是提供一种无人跨介质航行器，克服了现有的航行器只能单向空入水得到单模式跨介质工作，导致发射隐蔽性差的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种无人跨介质航行器，包括航行器主体，航行器主体内部分别开设进气通道、进水通道，进气通道内包括喷气推进系统，进水通道内包括喷水推进系统，航行器主体中部连接水平主翼，水平主翼连接改变其副翼攻角的控制系统a，航行器主体尾部连接鳍舵结构，航行器主体前部连接前水翼结构。
本发明的特点还在于：
航行器主体为鱼雷型腔体结构，头部为卡克斯线型结构，中部为圆柱形结构，尾部为锥状收缩结构。
鳍舵结构包括连接在航行器主体尾部的两个相对设置的垂直鳍舵和两个相对设置的水平鳍舵，两个垂直鳍舵和两个水平鳍舵形成十字型布局。
每个垂直鳍舵连接控制偏航姿态的控制系统b，每个水平鳍舵连接控制俯仰姿态的控制系统c。
前水翼结构包括连接在航行器主体上的水翼固定环，水翼固定环底部依次连接支撑杆、滑动杆，滑动杆通过调节螺栓连接主水翼。
支撑杆上开设多个限位孔，支撑杆与滑动杆通过连接在限位孔内的限位螺栓连接。
水翼固定环为由两个半圆形环片构成的夹持结构，两个半圆形环片两端均通过紧固螺栓连接。
水翼固定环内壁与航行器主体之间还连接硅胶垫。
本发明一种无人跨介质航行器有益效果是：
1)多平台发射的跨介质航行器在远程采用空中高速巡航模式飞行，同时采用卫星通讯实现精确导航与战场指挥，实现超远程范围快速响应及快速抵达作战区域。
2)在近程或遭受敌方拦截时，采用多次入水躲避及空中突防模式，并且在空中突防阶段进一步接受战场指挥与导航修正，继续快速接近目标。
3)在末端采用水下高速攻击模式，充分利用敌方水下防御盲区，实现对敌方水面舰艇的有效杀伤。
4)航行器包括主水翼和可调水翼，其在空中航行和水面滑行时具有良好的稳定性。
5)结构简单，前水翼结构深度可通过滑动杆自由调节；前水翼结构初始攻角可以通过旋转调节；前水翼支架直接环绕在航行器主体，航行器末端攻击时可随时抛弃前水翼。
附图说明
图1为本发明一种无人跨介质航行器立体结构示意图；
图2为本发明一种无人跨介质航行器主视图；
图3为本发明中前水翼结构示意图；
图4为本发明中水翼固定环结构示意图；
图5为主水翼和滑动杆的连接示意图。
图中，1.航行器主体，2.水平主翼，3.进气通道，4.垂直鳍舵，5.水平鳍舵，6.进水通道，7.前水翼结构，8.水翼固定环，9.紧固螺栓，10.硅胶垫，11.支撑杆，12.限位孔，13.限位螺栓，14.调节螺栓，15.可调水翼，16.主水翼，17.滑动杆。
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。
本发明一种无人跨介质航行器，如图1、图2所示，包括航行器主体1，航行器主体1内部分别开设进气通道3、进水通道6，进气通道3内包括喷气推进系统，进水通道6内包括喷水推进系统，航行器主体1中部连接水平主翼2，水平主翼2连接改变其副翼攻角的控制系统a，航行器主体1尾部连接鳍舵结构，航行器主体1前部连接前水翼结构7。
航行器主体1为鱼雷型腔体结构，头部为卡克斯线型结构，中部为圆柱形结构，尾部为锥状收缩结构。
鳍舵结构包括连接在航行器主体1尾部的两个相对设置的垂直鳍舵4和两个相对设置的水平鳍舵5，两个垂直鳍舵4和两个水平鳍舵5形成十字型布局。
每个垂直鳍舵4连接控制偏航姿态的控制系统b，每个水平鳍舵5连接控制俯仰姿态的控制系统c。
如图3、图4所示，前水翼结构7包括水翼固定环8，水翼固定环8底部依次连接支撑杆11、滑动杆17，滑动杆17通过调节螺栓14连接主水翼16。
如图5所示，支撑杆11上开设多个限位孔12，支撑杆11与滑动杆17通过连接在限位孔12内的限位螺栓13连接。
主水翼16两端均连接可调水翼15。
水翼固定环8为由两个半圆形环片构成的夹持结构，两个半圆形环片两端均通过紧固螺栓9连接。
水翼固定环8内壁与航行器主体1之间还连接硅胶垫10。
本发明一种无人跨介质航行器中部件作用如下：
航行器主体1为鱼雷型腔体结构，具有良好的流体动力布局，头部为卡克斯线型结构，中部为圆柱形结构，尾部为锥状收缩结构。
水平主翼2还包括其控制机构，通过主翼控制机构控制副翼攻角满足航行器水面起飞过程和空中航行的升力需求。
进气通道3位于主体1后端靠近收缩段上方位置，内包括喷气推进系统，主要作用是航行器在空中航行时吸入空气用于喷气推进燃烧室化学反应。
两个垂直鳍舵4位于主体1尾部收缩段，航行器内控制系统b控制水下航行时控制偏航方向，具体控制过程采用现有的控制鳍舵方式控制。
两个水平鳍舵5位于主体1尾部收缩段，与两个垂直鳍舵4形成十字型布局，航行器内控制系统c控制水下航行时俯仰姿态，具体控制过程采用现有的控制鳍舵方式控制。
进水通道6位于主体1尾部收缩段下方位置，垂直鳍舵之前，内包括喷水推进系统，主要作用是为航行器水面滑行和水下航行提供动力。
前水翼结构7位于航行器主体1前端，主要作用是为航行器水面滑行和起飞过程提供充足的升力。
前水翼结构7的深度通过滑动杆17与支撑杆11的连接位置确定，之后通过限位孔12、限位螺栓13进行固定。
调节螺栓14用于调节主水翼16与滑动杆17之间的夹角，从而实现改变水翼结构7给航行器提供升力的大小。
硅胶垫10能够对航行器主体1和前水翼结构7的连接部位起到减震作用。
限位孔12能够调节滑动杆17与支撑杆11的连接位置，便于调节前水翼结构7的深度。
通过调整可调水翼15水翼大小改变前水翼结构7的面积，主要作用是调整航行器在水面滑行状态下的升力。
本发明一种无人跨介质航行器工作过程为：
航行器空中飞行状态，支撑杆11和滑动杆17缩短至最短，此时空中航行阻力最小，水平主翼2提供大部分升力，前水翼结构7同时可以为航行器提供部分升力；动力来源于进气通道3内的喷气推进系统。
航行器水面滑行状态，前水翼结构7提供航行器水面滑行升力，动力来源于进水通道6内的喷水推进系统。
航行器水面起飞状态，动力来源于进气通道3内的喷气推进系统喷气和进水通道6内的喷水推进系统推进的双系统推进模式。
航行器水下末端攻击阶段，航行器抛弃水平主翼2和前水翼结构7，减小航行器水下航行阻力，实现高速攻击目标，动力来源于进水通道6喷水推进。
通过上述方式，本发明一种无人跨介质航行器，多平台发射的跨介质航行器在远程采用空中高速巡航模式飞行，同时采用卫星通讯实现精确导航与战场指挥，实现超远程范围快速响应及快速抵达作战区域；在近程或遭受敌方拦截时，采用多次入水躲避及空中突防模式，并且在空中突防阶段进一步接受战场指挥与导航修正，继续快速接近目标；在末端采用水下高速攻击模式，充分利用敌方水下防御盲区，实现对敌方水面舰艇的有效杀伤；航行器包括主水翼和可调水翼，其在空中航行和水面滑行时具有良好的稳定性；结构简单，前水翼结构深度可通过滑动杆自由调节；前水翼结构初始攻角可以通过旋转调节；前水翼支架直接环绕在航行器主体，航行器末端攻击时可随时抛弃前水翼。

Claims (9)

1.一种无人跨介质航行器，其特征在于，包括航行器主体(1)，所述航行器主体(1)内部分别开设进气通道(3)、进水通道(6)，所述进气通道(3)内包括喷气推进系统，所述进水通道(6)内包括喷水推进系统，所述航行器主体(1)中部连接水平主翼(2)，所述水平主翼(2)连接改变其副翼攻角的控制系统a，所述航行器主体(1)尾部连接鳍舵结构，航行器主体(1)前部连接前水翼结构(7)。
2.根据权利要求1所述一种无人跨介质航行器，其特征在于，所述航行器主体(1)为鱼雷型腔体结构，头部为卡克斯线型结构，中部为圆柱形结构，尾部为锥状收缩结构。
3.根据权利要求1所述一种无人跨介质航行器，其特征在于，所述鳍舵结构包括连接在航行器主体(1)尾部的两个相对设置的垂直鳍舵(4)和两个相对设置的水平鳍舵(5)，两个垂直鳍舵(4)和两个水平鳍舵(5)形成十字型布局。
4.根据权利要求3所述一种无人跨介质航行器，其特征在于，每个所述垂直鳍舵(4)连接控制偏航姿态的控制系统b，每个所述水平鳍舵(5)连接控制俯仰姿态的控制系统c。
5.根据权利要求1所述一种无人跨介质航行器，其特征在于，所述前水翼结构(7)包括连接在航行器主体(1)上的水翼固定环(8)，所述水翼固定环(8)底部依次连接支撑杆(11)、滑动杆(17)，所述滑动杆(17)通过调节螺栓(14)连接主水翼(16)。
6.根据权利要求5所述一种无人跨介质航行器，其特征在于，所述支撑杆(11)上开设多个限位孔(12)，所述支撑杆(11)与滑动杆(17)通过连接在限位孔(12)内的限位螺栓(13)连接。
7.根据权利要求5所述一种无人跨介质航行器，其特征在于，所述主水翼(16)两端均连接可调水翼(15)。
8.根据权利要求5所述一种无人跨介质航行器，其特征在于，所述水翼固定环(8)为由两个半圆形环片构成的夹持结构，两个所述半圆形环片两端均通过紧固螺栓(9)连接。
9.根据权利要求5所述一种无人跨介质航行器，其特征在于，所述水翼固定环(8)内壁与航行器主体(1)之间还连接硅胶垫(10)。
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