跨水空介质动力装置及飞行器的制作方法

本发明涉及一种跨水空介质动力装置及飞行器。

背景技术：

1、跨水空介质动力装置可使多功能飞行器实现既可在空中飞行，又可在水下航行，且能够实现水空介质的快速部署的功能。可实现海上搜索与营救的快速部署、无人区域信息探测、水空气象探测等用途，可作为多用途飞行器的推进系统。

2、目前一种典型的跨水空介质动力装置方案采用金属粉末/火药等燃料与燃气涡轮机相结合的设计，即空中使用燃气涡轮机作为主要动力装置，水中使用金属粉末/火药等燃料作为螺旋桨的动力源，其主要动力源为金属粉末燃料，金属粉末燃料燃烧产生的污染较大，只能从空中向水中单方向部署，且无法回收。

3、另一种典型的跨水空介质动力装置采用的是非一体化分离式设计结构；对于该种布置方案，结构较为复杂，导致动力装置的体积较大，在水中和空中的阻力较大，不利于多功能飞行器的一体化设计。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于，提供一种跨水空介质动力装置，其能克服现有技术存在的至少一些缺陷，能减小跨水空介质动力装置的体积，提高跨水空介质动力装置的能源利用率。

2、本发明的以上目的通过一种跨水空介质动力装置来实现，所述跨水空介质动力装置包括进气口密封壳、压气机、涡轮、排气口密封壳、螺旋桨、尾喷涵道、燃烧室、进气道、一体式电机发电机、蓄电池、螺旋桨驱动轴、压气机涡轮驱动轴；

3、其中，所述蓄电池、所述一体式电机发电机、所述进气道、所述压气机、所述燃烧室、所述涡轮、所述尾喷涵道在所述跨水空介质动力装置内从前往后依次设置；

4、所述进气口密封壳设置在所述进气道的进气口附近，且能在打开状态与关闭状态之间切换，所述排气口密封壳设置在所述尾喷涵道的出口附近，且能在打开状态与关闭状态之间切换；

5、所述螺旋桨驱动轴连接于所述一体式电机发电机与所述螺旋桨之间，所述螺旋桨设置于所述跨水空介质动力装置的后侧，所述压气机涡轮驱动轴连接于所述一体式电机发电机与所述涡轮之间，所述压气机也设置于所述压气机涡轮驱动轴上，所述压气机涡轮驱动轴为空心驱动轴且套设在所述螺旋桨驱动轴之外；

6、所述跨水空介质动力装置能以空中巡航模式或水中巡航模式工作；

7、在所述空中巡航模式中，所述进气口密封壳和所述排气口密封壳都切换到相应的打开状态，所述进气道的进气口打开，气流依次经过所述进气道、所述压气机、所述燃烧室，带动所述涡轮旋转工作，所述涡轮经由所述压气机涡轮驱动轴带动所述压气机和所述一体式电机发电机旋转，气流继续流动到所述尾喷涵道，所述尾喷涵道的出口也打开以允许气流喷出，在空中产生推力，所述一体式电机发电机旋转而向所述蓄电池充电；

8、在所述水中巡航模式中，所述进气口密封壳和所述排气口密封壳都切换到相应的关闭状态，所述进气道的进气口关闭，所述尾喷涵道的出口也关闭，所述蓄电池放电带动所述一体式电机发电机旋转，所述一体式电机发电机经由所述螺旋桨驱动轴带动所述螺旋桨旋转，在水中产生推力。

9、根据上述技术方案，本发明的跨水空介质动力装置能起到以下有益技术效果：能减小跨水空介质动力装置的体积，提高跨水空介质动力装置的能源利用率。

10、较佳的是，所述进气口密封壳为圆筒状密封壳，且能沿轴向移动而在打开状态与关闭状态之间切换；在所述空中巡航模式中，所述进气口密封壳向后移动到打开状态，以使所述进气道的进气口打开；在所述水中巡航模式中，所述进气口密封壳向前移动到关闭状态，以使所述进气道的进气口关闭。

11、根据上述技术方案，本发明的跨水空介质动力装置能起到以下有益技术效果：通过适宜的进气口密封壳设计，能在空中巡航模式中确保进气道进气，从而确保涡轮发动机正常工作，且能在水中巡航模式中确保进气道关闭，防止水进入动力装置，实现密封功能。

12、较佳的是，所述排气口密封壳为多瓣状密封壳，且能枢转而在打开状态与关闭状态之间切换；在所述空中巡航模式中，所述排气口密封壳向前枢转到打开状态，以使所述尾喷涵道的出口打开；在所述水中巡航模式中，所述排气口密封壳向后枢转到关闭状态，以使所述尾喷涵道的出口关闭。

13、根据上述技术方案，本发明的跨水空介质动力装置能起到以下有益技术效果：通过适宜的排气口密封壳设计，能在空中巡航模式中确保尾喷涵道排气，从而确保涡轮发动机正常工作，且能在水中巡航模式中确保尾喷涵道关闭，防止水进入动力装置，实现密封功能。

14、较佳的是，所述螺旋桨为可伸缩式螺旋桨；在所述空中巡航模式中，所述螺旋桨向前缩进至所述跨水空介质动力装置内部；在所述水中巡航模式中，所述螺旋桨向后伸出至所述跨水空介质动力装置外部。

15、根据上述技术方案，本发明的跨水空介质动力装置能起到以下有益技术效果：在空中巡航模式中，螺旋桨向前缩进至跨水空介质动力装置内部，减小动力装置在空中的推进阻力；在水中巡航模式中，螺旋桨向后伸出至跨水空介质动力装置外部，在水中提供推力。

16、较佳的是，在所述空中巡航模式中，所述螺旋桨位于所述尾喷涵道的径向内侧。

17、根据上述技术方案，本发明的跨水空介质动力装置能起到以下有益技术效果：使得跨水空介质动力装置结构更加紧凑，进一步减小跨水空介质动力装置的体积。

18、较佳的是，所述螺旋桨的半径与所述涡轮的半径之比为0.5～0.7：1。

19、根据上述技术方案，本发明的跨水空介质动力装置能起到以下有益技术效果：通过适宜的螺旋桨半径与涡轮半径之比，一方面使得跨水空介质动力装置结构更加紧凑，另一方面也使得跨水空介质动力装置在水中巡航模式能提供充分的推力。

20、较佳的是，在所述水中巡航模式中，所述螺旋桨的向后伸出距离与所述跨水空介质动力装置的总体长度之比为0.05～0.15：1。

21、根据上述技术方案，本发明的跨水空介质动力装置能起到以下有益技术效果：通过适宜的螺旋桨向后伸出距离与跨水空介质动力装置总体长度之比，一方面使得跨水空介质动力装置结构更加紧凑，另一方面也使得跨水空介质动力装置在水中巡航模式能提供充分的推力。

22、较佳的是，所述进气口密封壳的长度与所述跨水空介质动力装置的总体长度之比为0.40～0.56：1。

23、根据上述技术方案，本发明的跨水空介质动力装置能起到以下有益技术效果：通过适宜的进气口密封壳长度与跨水空介质动力装置总体长度之比，一方面使得跨水空介质动力装置结构更加紧凑，另一方面也使得跨水空介质动力装置的关键部件在两种巡航模式中都能获得充分的保护。

24、较佳的是，所述螺旋桨驱动轴与所述压气机涡轮驱动轴之间存在3～10毫米的间隙。

25、根据上述技术方案，本发明的跨水空介质动力装置能起到以下有益技术效果：通过适宜的螺旋桨驱动轴与压气机涡轮驱动轴间隙，一方面使得跨水空介质动力装置结构更加紧凑，另一方面也确保跨水空介质动力装置的两种巡航模式都能顺利实现。

26、本发明的以上目的还通过一种飞行器来实现，该飞行器包括如以上任一方面所述的跨水空介质动力装置。

27、根据上述技术方案，本发明的飞行器能起到以下有益技术效果：能减小跨水空介质动力装置的体积，提高跨水空介质动力装置及飞行器的能源利用率。