一种具有超长待机和续航能力的水空两栖无人机

本发明涉及航空无人飞行器，具体涉及一种具有超长待机和续航能力的水空两栖无人机。

背景技术：

1、无人机是利用无线电遥控设备和程序控制装置等来操纵的不载人飞机，近年来，无人机已经得到广泛应用。传统意义下的无人机只能从地面起降，在空中飞行作业，这无疑限制了无人机的应用范围。

2、水空两栖无人机是指既可以在空中飞行，又可以在水中航行的无人机，有机结合了飞行器与无人艇的优势。根据飞行方式，水空两栖分为固定翼两栖无人机和多旋翼两栖无人机两种类型；固定翼两栖无人机，机身整体设计成密闭结构，使无人机具备防水功能，可在水面起降；多旋翼两栖无人机通过控制旋翼在空中飞行，起落架采用浮筒型，从而实现水面运动。

3、现有技术中还公开了“naviator”两栖无人机和“cracuns”水陆两栖无人机；“naviator”两栖无人机可以下潜到水下游行，采用四旋翼结构，各个模块部件均能够防水，无人机下沉到水下，带绿色桨叶电机降速导致机身出现倾斜角度，从而实现水下航行；“cracuns”水陆两栖无人机的机身整体闭合密封，是一款既可以在空中飞行，也能在水面活动的四旋翼无人机，能够水中长时间待命起飞，接收到指令后可以在水面升空，具备较强的隐蔽性能。

4、在现实应用场景中，往往要求无人机具有频繁完成水空过渡，现代各国普遍采用多旋翼无人机完成空中部分的工作，用潜航器完成水下工作，带来了很多不便。现有水空两栖无人机主要采用旋翼构型，旋翼构型无人机对起降场地的要求较低，但由于其续航能力的显著不足，很大程度上限制了两栖旋翼无人机的机动范围和任务执行能力。对于水空两栖无人机来说，提高续航能力和待机时间，对于增加无人机的生存能力和任务完成能力是至关重要的。

技术实现思路

1、本发明提供了一种具有超长待机和续航能力的水空两栖无人机，该水空两栖无人机能够在飞行、起降和航海三种工作模式之间灵活切换，满足无人机频繁的水空过渡需求，并且能够通过将风能转化为电能来提高续航能力和待机时间，从而实现超长海面待机以及多次飞行任务。

2、本发明采用以下具体技术方案：

3、一种具有超长待机和续航能力的水空两栖无人机，该水空两栖无人机包括机身、两个机翼、与所述机翼一一对应的螺旋桨、与所述螺旋桨一一对应的电动发电机以及可充电电池；

4、沿所述机身的长度方向，所述机身的前端和后端均安装有一个所述机翼；所述机翼包括翼根和所述翼面；所述翼根能够自锁地转动安装于所述机身，所述机翼的上反角均为0-90°；所述翼根的转动轴线均沿所述机身的长度方向延伸；所述翼面能够相对转动地安装于所述翼根；所述翼面的转动轴线与所述翼根的转动轴线垂直设置；

5、所述电动发电机均固定安装于所述翼面，与所述螺旋桨传动连接，并与所述可充电电池电连接；

6、所述水空两栖无人机具有飞行、起降和航海三种工作模式；当处于起降模式时，所述机翼呈上反状态，所述电动发电机驱动所述螺旋桨旋转，两个所述机翼与所述机身形成“v”字形结构；当处于飞行模式时，所述电动发电机驱动所述螺旋桨旋转，所述机翼的上反角为0°，两个所述机翼以及所述机身均处于水平状态且形成“z”字形结构；当处于航海模式时，所述机翼的上反角为90°，所述翼面处于竖直状态且位于所述机身顶部，两个所述机翼与所述机身形成“u”字形结构，所述螺旋桨、所述电动发电机以及所述可充电电池将风能转化为电能并进行储存。

7、更进一步地，还包括驱动电机和传动机构；

8、所述驱动电机固定安装于所述机身，并通过所述传动机构与所述翼根连接，用于驱动所述翼根转动。

9、更进一步地，所述传动机构为蜗轮蜗杆传动机构，并包括蜗杆、蜗轮、主动锥齿轮以及从动锥齿轮；

10、所述蜗杆与所述驱动电机的输出轴固定连接，并与所述蜗轮啮合；

11、所述主动锥齿轮与所述蜗轮同轴设置且固定连接；

12、所述从动锥齿轮与所述主动锥齿轮啮合；

13、所述翼根与固定安装于所述从动锥齿轮中心的支承轴固定连接，所述支承轴与所述翼根的转动轴线重合。

14、更进一步地，所述翼根内固定安装有旋转电机；所述旋转电机的输出轴与所述翼面固定连接，用于驱动所述翼面转动。

15、更进一步地，所述主动锥齿轮的两侧对称啮合有两个所述从动锥齿轮。

16、更进一步地，所述蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角。

17、更进一步地，所述可充电电池为锂电池。

18、更进一步地，所述机翼设置有能够转动的副翼；

19、所述副翼用于在飞行过程中控制所述水空两栖无人机的滚转和俯仰。

20、更进一步地，所述水空两栖无人机的设计稳心高于重心。

21、更进一步地，还包括固定安装于所述机身底部的尾舵。

22、有益效果：

23、本发明的水空两栖无人机在机身的前端和后端分别安装有一个机翼，机翼的螺旋桨与电动发电机固定连接，电动发电机与可充电电池电连接；当无人机处于飞行模式时，可充电电池放电，电动发电机驱动螺旋桨旋转，机翼的上反角为0°，两个机翼以及机身均处于水平状态且形成“z”字形结构，通过螺旋桨之间的拉力差实现偏航运动；当处于航海模式时，机翼的上反角为90°，机翼处于竖直状态且位于机身顶部，两个机翼与机身形成“u”字形结构，无人机借鉴帆船航行的原理，将机身两端的两个机翼当成帆船的船帆，实现无人机的顺风或逆风航行，通过调整两个机翼的偏角产生升力差实现无人机的偏航运动，同时还可以通过机身底部的尾舵辅助无人机的偏航运动，通过螺旋桨带动电动发电机转动能够将风能转化为电能，并通过可充电电池进行储存，能够实现水面长时间待机和多次飞行任务；因此，上述水空两栖无人机能够在飞行、起降和航海三种工作模式之间灵活切换，满足无人机频繁的水空过渡需求，并且能够通过将风能转化为电能来提高续航能力和待机时间，扩大了机动范围和任务执行能力，从而实现超长海面待机以及多次飞行任务。

技术特征：

1.一种具有超长待机和续航能力的水空两栖无人机，其特征在于，包括机身、两个机翼、与所述机翼一一对应的螺旋桨、与所述螺旋桨一一对应的电动发电机以及可充电电池；

2.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，还包括驱动电机和传动机构；

3.如权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述传动机构为蜗轮蜗杆传动机构，并包括蜗杆、蜗轮、主动锥齿轮以及从动锥齿轮；

4.如权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述翼根内固定安装有旋转电机；所述旋转电机的输出轴与所述翼面固定连接，用于驱动所述翼面转动。

5.如权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述主动锥齿轮的两侧对称啮合有两个所述从动锥齿轮。

6.如权利要求4所述的无人机，其特征在于，所述蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角。

7.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述可充电电池为锂电池。

8.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述机翼设置有能够转动的副翼；

9.如权利要求1-8中任意一项所述的无人机，其特征在于，所述水空两栖无人机的设计稳心高于重心。

10.如权利要求1-8中任意一项所述的无人机，其特征在于，还包括固定安装于所述机身底部的尾舵。

技术总结本发明公开了一种具有超长待机和续航能力的水空两栖无人机，该水空两栖无人机包括机身、两个机翼、螺旋桨、电动发电机以及可充电电池；沿机身的长度方向，机身的前端和后端均安装有一个机翼；机翼的翼根能够自锁地转动安装于机身，机翼的上反角均为0‑90°；翼根的转动轴线均沿所述机身的长度方向延伸；翼面能够相对转动地安装于翼根；翼面的转动轴线与翼根的转动轴线垂直设置；电动发电机均固定安装于翼面，与螺旋桨传动连接，并与可充电电池电连接。上述水空两栖无人机能够在飞行、起降和航海三种工作模式之间灵活切换，满足无人机频繁的水空过渡需求，并且能够提高续航能力和待机时间，从而实现超长海面待机以及多次飞行任务。技术研发人员：张智铎,郭智毅,刘真畅,郭杰受保护的技术使用者：北京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15