折叠变体跨介质水空两栖航行器设计

作     者：李霓 罗炜佳 白浩 廖飞 董长印 

作者机构：西北工业大学航空学院 飞行器基础布局全国重点实验室 中国空气动力研究与发展中心跨域飞行交叉技术实验室 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

基　　金：国家自然科学基金(52372398 62003272 52302405) 

主　　题：水空跨介质 可重复出入水 四旋翼布局 回转折叠结构 水下航行 

摘      要：水空跨介质航行器具备在水空两种介质中的运动能力，因此可在海洋领域的监测、救援、资源勘探、环境保护等方面发挥重要作用，具有广泛的应用前景。本文设计了具有可折叠机臂的回转体结构旋翼航行器——代号为“飞翊，其拥有水下潜行、水面航行和空中飞行三种工作模式，并能进行多次水空跨越。在总体设计方面，“飞翊采用回转体设计，以减少其在水中运动阻力和缩小回收储藏空间；采用头部四旋翼和尾部四推进器的动力布局分别实现控制和水下的姿态和运动控制；为了同时保证水中航行效率及空中飞行效率，“飞翊在水中呈水平姿态航行，在空中呈直立姿态飞行，介质跨越过程采用推进器组合控制进行姿态调整。最后，研制原理样机并进行了水下航行、水面航行、跨介质、空中飞行等多模态验证。试验表明“飞翊飞行高度为30m，高度控制精度为±0.1m，角度控制精度为±0.5°，相较于已有的航行器，在高度与控制精度方面达到了较高的水平。