一种可变体跨介质飞行器

本发明涉及航空航天领域，尤其涉及一种可变体跨介质飞行器。

背景技术：

1、跨介质飞行器是可在空中飞行和水下潜航的新概念飞行器，能够在空中以超声速飞行，再通过超低空掠海下潜入水，在水中继续保持超高速航行，然后快速实现其目标任务。这种将天空和水连成一体的跨介质工作方式，可有效增强飞行器的隐蔽性、机动性和规避性，大幅提高飞行器的任务达成能力，跨介质飞行器各方面的显著优势使之成为当前飞行器发展的重要方向之一。

2、跨介质飞行器能够在水中保持高速，主要依靠的是超空泡减阻技术。超空泡，即是水下航行体高速运动过程中产生的一种物理现象。超空泡的定义是，在水下航行的物体能够产生一个空泡(或者气泡)，使自已完全处于空泡的包围中。对于水下航行器来说，超空泡航行可以显著降低表面摩擦阻力(流线型航行器的表面摩擦阻力通常约占总阻力的70％)，因而可以获得极大的速度增益。

3、但是飞行器在空中和水下航行需要具有不同的结构特点，在空中飞行为了减小阻力需要具有流线型的外形设计，而在水下航行为了实现超空泡航行状态需要具有空化器后侧的流动分离区域；除此之外空中和水下不同的阻力也对舵的作用面积有着不同的要求，因此除了外形曲线的不同外，舵在水下和空中的有效作用面积也有区别，这就要求舵在水下航行过程中的沾湿需要严格把握；同时空中和水下不同的阻力也需要与之相匹配的不同动力，因此如何实现不同航行介质中的推阻平衡也是跨介质飞行设计的重点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可变体跨介质飞行器。

2、为实现上述发明目的，本发明提供一种可变体跨介质飞行器，包括：飞行器外壳，分别与所述飞行器外壳相连接的空化器模块、推进器模块、弹翼模块和尾舵模块；

3、所述飞行器外壳的头部设置为对接端面；

4、所述空化器模块包括：空化器锥体，通气管和伸缩装置；

5、所述空化器锥体的大直径端的端面与所述对接端面相匹配的设置；

6、所述通气管穿过所述对接端面与所述空化器锥体相连接；

7、所述伸缩装置用于驱动所述空化器锥体与所述飞行器外壳的头部对接或分离。

8、根据本发明的一个方面，所述通气管包括：第一管体部分，伸缩连接部分和第二管体部分；

9、所述伸缩连接部分分别与所述第一管体部分和所述第二管体部分相连接；

10、所述第一管体部分与所述推进器模块相连接，用于引出所述推进器模块所产生的燃气；

11、所述第二管体部分穿过所述对接端面与所述空化器锥体相连接，用于对所述空化器锥体供气；

12、所述伸缩装置与所述第二管体部分相连接，用于驱动所述第二管体部分相对所述对接端面滑动，以控制所述空化器锥体与所述飞行器外壳的头部的对接或分离。

13、根据本发明的一个方面，所述伸缩装置包括：第一舵机，连接杆，传动杆和连接柱；

14、所述连接杆一端与所述第一舵机的转轴相互固定连接，另一端与所述传动杆的一端相互转动连接；

15、所述传动杆的另一端与所述连接柱转动连接；

16、所述连接柱与所述第二管体部分相互垂直的连接。

17、根据本发明的一个方面，所述飞行器外壳包括：依次连接的外壳头部、外壳主体和外壳尾部；

18、沿所述飞行器外壳头部至尾部的方向，所述外壳头部呈截面逐渐变大的中空筒体，且所述对接端面位于所述外壳头部的小直径端；

19、所述外壳头部和所述空化器锥体的外表面采用同一类型的空气动力学曲线生成。

20、根据本发明的一个方面，所述弹翼模块设置在所述外壳主体上；

21、所述弹翼模块包括：转动座，与所述转动座相连接的弹翼结构，与所述转动座相连接的驱动件；

22、所述驱动件通过所述转动座驱动所述弹翼结构转动至预设角度。

23、根据本发明的一个方面，所述转动座包括：转动轴，转轴连接件、转轴定位件和弹性复位件；

24、所述转轴连接件与所述外壳主体相互固定连接；

25、所述转动轴与所述转轴连接件转动连接；

26、所述转轴定位件沿所述转动轴的径向设置，且沿所述转动轴的径向，所述弹性复位件用于对所述转轴定位件提供弹性回复力；

27、所述转动轴的径向外侧面设置有用于与所述转轴定位件嵌合连接的定位凹槽；

28、所述弹翼结构与所述转动轴可分离的连接。

29、根据本发明的一个方面，所述转动轴与所述弹翼结构相邻的一端设置有中空的炸药填充腔，以及，在所述炸药填充腔中填充有炸药，以用于将所述弹翼结构与所述转动轴分离。

30、根据本发明的一个方面，所述驱动件为扭簧。

31、根据本发明的一个方面，所述尾舵模块设置在所述外壳尾部，其中，所述尾舵模块包括：多个尾舵机构；

32、沿所述外壳尾部的周向，所述尾舵机构等间隔的设置有多个；

33、所述尾舵机构包括：舵面，用于控制所述舵面偏转角度的第一舵面舵机，用于控制所述舵面倾斜角度的第二舵面舵机；

34、所述外壳尾部与所述尾舵机构对应的设置有供所述舵面穿过的舵面收放窗口。

35、根据本发明的一个方面，还包括：控制模块、有效载荷模块和尾喷管；

36、沿所述飞行器外壳头部至尾部的方向，所述空化器模块、所述控制模块、所述有效载荷模块、所述推进器模块、所述尾舵模块和所述尾喷管依次设置；

37、所述尾喷管与所述外壳尾部相连接。

38、根据本发明的一种方案，本发明具有体积小、结构紧凑、可靠性高、自适应能力强的优点，可以实现飞行器跨介质飞行、高速入水、自主变体及水下超空泡航行等优点。

39、根据本发明的一种方案，本发明可以解决不同飞行介质下对外形特点、舵效、动力的不同要求，可以实现小型飞行器的跨介质高速飞行。

40、根据本发明的一种方案，本发明的尾舵模块可灵活的满足舵面的收放与偏转，其中，通过不同的收放状态以适应在大气和水中的灵活变换使得本发明的航行更为快速稳定。

41、根据本发明的一种方案，本发明将空化器模块的空化器锥体设置为可与飞行器外壳端部对接或分离的方式，可以使得空化器锥体与飞行器融为一体，实现了本发明的可变体跨介质飞行器在大气中可以保持外形的完整，整个外型面连续，进而可有效的降低在大气中飞行的阻力。此外，在飞行器入水后，通过将空化器锥体与飞行器外壳分离，以使得在飞行器前方产生超空泡，以提供稳定流动分离区域，使得整个飞行器在水下的超空泡航行，减小水下航行阻力，提高水下航行速度。

技术特征：

1.一种可变体跨介质飞行器，其特征在于，包括：飞行器外壳(1)，分别与所述飞行器外壳(1)相连接的空化器模块(2)、推进器模块(3)、弹翼模块(4)和尾舵模块(5)；

2.根据权利要求1所述的可变体跨介质飞行器，其特征在于，所述通气管(22)包括：第一管体部分(221)，伸缩连接部分(222)和第二管体部分(223)；

3.根据权利要求2所述的可变体跨介质飞行器，其特征在于，所述伸缩装置(24)包括：第一舵机(241)，连接杆(242)，传动杆(243)和连接柱(244)；

4.根据权利要求1至3任一项所述的可变体跨介质飞行器，其特征在于，所述飞行器外壳(1)包括：依次连接的外壳头部(11)、外壳主体(12)和外壳尾部(13)；

5.根据权利要求4所述的可变体跨介质飞行器，其特征在于，所述弹翼模块(4)设置在所述外壳主体(12)上；

6.根据权利要求5所述的可变体跨介质飞行器，其特征在于，所述转动座(41)包括：转动轴(411)，转轴连接件(412)、转轴定位件(413)和弹性复位件(414)；

7.根据权利要求6所述的可变体跨介质飞行器，其特征在于，所述转动轴(411)与所述弹翼结构(42)相邻的一端设置有中空的炸药填充腔(411b)，以及，在所述炸药填充腔(411b)中填充有炸药，以用于将所述弹翼结构(42)与所述转动轴(411)分离。

8.根据权利要求6所述的可变体跨介质飞行器，其特征在于，所述驱动件(43)为扭簧。

9.根据权利要求6所述的可变体跨介质飞行器，其特征在于，所述尾舵模块(5)设置在所述外壳尾部(13)，其中，所述尾舵模块(5)包括：多个尾舵机构(51)；

10.根据权利要求9所述的可变体跨介质飞行器，其特征在于，还包括：控制模块、有效载荷模块和尾喷管(6)；

技术总结本发明涉及一种可变体跨介质飞行器，包括：飞行器外壳(1)，分别与所述飞行器外壳(1)相连接的空化器模块(2)、推进器模块(3)、弹翼模块(4)和尾舵模块(5)；所述飞行器外壳(1)的头部设置为对接端面(1a)；所述空化器模块(2)包括：空化器锥体(21)，通气管(22)和伸缩装置(24)；所述空化器锥体(21)的大直径端的端面与所述对接端面(1a)相匹配的设置；所述通气管(22)穿过所述对接端面(1a)与所述空化器锥体(21)相连接；所述伸缩装置(24)用于驱动所述空化器锥体(21)与所述飞行器外壳(1)的头部对接或分离。技术研发人员：向敏,徐增辉,高经纬,武泽平,王东辉,黄紫光,柳养清受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2