一种用于跨介质航行器滑翔的伸缩机翼

1.本发明属于航行器技术领域，涉及一种用于跨介质航行器滑翔的伸缩机翼。


背景技术：

2.当前国家努力推动海洋强国，并且越来越多场景需要无人机、无人艇和水下潜航器配合使用，而三栖无人机正结合三者的优点，在海洋、通信、气象、农林、勘探、救援等领域，填补市场空白，显示了极好的技术和经济效果。并且在军事领域中，研究能够适应多介质环境的跨介质飞行器成为未来军事技术发展的重要方向。唐胜景等在《跨介质飞行器关键技术及飞行动力学研究趋势分析》(刊物名称《飞航导弹》，发表于2021年6月)一文中便提到该类飞行器结合了空中飞行器与水下航行器的优势，既能实现高速巡航、机动打击，又能实现长期续航、隐蔽突防；其作战空间包括临近空间、高中低空、水空交叉介质及水下空间。
3.目前在跨介质航行器的研究上存在理论瓶颈，尤其是在水面起飞与下潜转换方面，鲜有突破和发展。且由于能源不足，空中水下续航能力均不佳。与消费级无人机市场更加注重用户体验不同，工业级市场主要侧重飞机技术指标和行业应用。技术指标重点指续航时间、载重量、任务载荷和作业半径。其中延长续航时间是关键，延长续航时间可实现的功能是工业级无人机在行业应用中的核心竞争力。目前市面上延长续航时间的方法主要是提高电源的续航能力，但会增加机身质量，影响航行器跨界质起飞，且降低能源利用率。考虑到机翼滑翔时不需要消耗能源，提高滑翔比、延长滑行时间可以有效减少跨介质航行器在空中飞行时的能源消耗，而滑翔比与机翼形态有密切联系，因此设计机翼形态以提高滑翔比是一个延长续航时间的突破点。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于跨介质航行器滑翔的伸缩机翼，能够使跨界质航行器从水面到空中起飞时保持较小的机翼表面积以减小起飞阻力，同时能够使跨介质航行器在空中滑翔时通过伸缩动力组件保持较大的机翼表面积以增大滑翔比并减少能源消耗、延长续航时间。
5.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
6.一种用于跨介质航行器滑翔的伸缩机翼，包括机翼外壳体，所述机翼外壳体内设有与机翼外壳体相匹配的机翼内壳体，机翼内壳体沿机翼外壳体的长度方向与机翼外壳体滑动连接；机翼外壳体上设有用于驱动机翼内壳体移动的驱动组件。
7.可选的，所述驱动组件包括电机、转轴、用于安装转轴的安装孔、滚筒、第一齿轮和第二齿轮，所述安装孔设于机翼外壳体的壳壁上，转轴两端与安装孔的孔壁转动连接，滚筒套接于转轴的轴壁，滚筒的筒壁与机翼内壳体滚动连接，第一齿轮套接于电机的输出轴，第二齿轮套接于转轴，第一齿轮与第二齿轮啮合连接。
8.可选的，所述滚筒的筒壁设有轮齿，机翼内壳体上设有齿条，滚筒与机翼内壳体通过轮齿和齿条啮合连接。
9.可选的，所述第一齿轮的外径小于第二齿轮的外径。
10.可选的，所述机翼外壳体上设有导向轮，导向轮与机翼外壳体转动连接，机翼内壳体的外壳壁沿机翼内壳体的长度方向设有导向槽，导向轮与导向槽的槽底滚动连接。
11.可选的，所述机翼外壳体上设有用于保护驱动组件的保护壳体。
12.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
13.本发明提供一种用于跨介质航行器滑翔的伸缩机翼，通过机翼外壳体内机翼内壳体的伸缩，实现了机翼整体的伸长或缩短，在航行器滑翔时伸展以增加机翼表面积、提高航行器的升力，起到节约能源、延长滑翔器的工作时长的作用，同时又可在航行器从水面到空中跨介质起飞时缩进机翼以减小机翼阻力，有利于航行器起飞。
附图说明
14.图1是本发明一种用于跨介质航行器滑翔的伸缩机翼的示意图；
15.图2是图1的截面图。
16.图中：100a、机翼外壳体；100b、保护壳体；200a、机翼内壳体；200b、导向槽；300、滚轮；400a、电机；400b_1、滚筒；400b_2、第二齿轮；400b_3、第一齿轮；400b_4、转轴；400c；齿条。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
18.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“侧向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
19.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
20.实施例一
21.如图1和图2所示，一种用于跨介质航行器滑翔的伸缩机翼，包括机翼外壳体100a，机翼外壳体100a的翼根与航行器主体法兰连接，机翼外壳体100a内设有与机翼外壳体100a相匹配的机翼内壳体200a，机翼内壳体200a沿机翼外壳体100a的长度方向与机翼外壳体100a滑动连接，机翼内壳体200a从机翼外壳体100a的翼尾伸缩；机翼外壳体100a上设有用于驱动机翼内壳体200a移动的驱动组件。
22.驱动组件包括电机400a、转轴400b_4、用于安装转轴400b_4的安装孔、滚筒400b_1、第一齿轮400b_3和第二齿轮400b_2，电机400a固定安装于机翼外壳体100a的外壳壁，安装孔设于机翼外壳体100a的壳壁上，转轴400b_4的两端与安装孔的孔壁转动连接，滚筒400b_1固定套接于转轴400b_4的轴壁，滚筒400b_1的筒壁与机翼内壳体200a的壳壁滚动连接，第一齿轮400b_3固定套接于电机400a的输出轴，第二齿轮400b_2固定套接于转轴400b_4，第一齿轮400b_3与第二齿轮400b_2啮合连接。
23.实施例二
24.如图1和图2所示，与实施例一不同的是本实施例滚筒400b_1的筒壁设有轮齿，机翼内壳体200a上设有齿条400c，滚筒400b_1与机翼内壳体200a通过轮齿和齿条400c啮合连接，轮齿和齿条400c保证了机翼内壳体200a的稳定移动，防止滚筒400b_1与机翼内壳体200a发生打滑现象。
25.第一齿轮400b_3的外径比第二齿轮400b_2的外径小5cm，利于机翼内壳体200a缓慢移动。
26.机翼外壳体100a的上壳壁和下壳体分别设有四个导向轮300，四个导向轮300均匀分布于机翼外壳体100a的两侧，导向轮300与机翼外壳体100a转动连接，机翼内壳体200a的外壳壁沿机翼内壳体200a的长度方向设有导向槽200b，导向轮300与导向槽200b的槽底滚动连接，导向轮300和导向槽200b便于机翼内壳体100c的稳定移动，对机翼内壳体100c的稳定移动起导向作用。
27.机翼外壳体100a上设有用于保护驱动组件的保护壳体100b，保护壳体100b将驱动组件包裹，防止液体损坏电机400a。
28.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种用于跨介质航行器滑翔的伸缩机翼，其特征在于：包括机翼外壳体，所述机翼外壳体内设有与机翼外壳体相匹配的机翼内壳体，机翼内壳体沿机翼外壳体的长度方向与机翼外壳体滑动连接；机翼外壳体上设有用于驱动机翼内壳体移动的驱动组件。2.根据权利要求1所述的一种用于跨介质航行器滑翔的伸缩机翼，其特征在于：所述驱动组件包括电机、转轴、用于安装转轴的安装孔、滚筒、第一齿轮和第二齿轮，所述安装孔设于机翼外壳体的壳壁上，转轴两端与安装孔的孔壁转动连接，滚筒套接于转轴的轴壁，滚筒的筒壁与机翼内壳体滚动连接，第一齿轮套接于电机的输出轴，第二齿轮套接于转轴，第一齿轮与第二齿轮啮合连接。3.根据权利要求2所述的一种用于跨介质航行器滑翔的伸缩机翼，其特征在于：所述滚筒的筒壁设有轮齿，机翼内壳体上设有齿条，滚筒与机翼内壳体通过轮齿和齿条啮合连接。4.根据权利要求2所述的一种用于跨介质航行器滑翔的伸缩机翼，其特征在于：所述第一齿轮的外径小于第二齿轮的外径。5.根据权利要求1所述的一种用于跨介质航行器滑翔的伸缩机翼，其特征在于：所述机翼外壳体上设有导向轮，导向轮与机翼外壳体转动连接，机翼内壳体的外壳壁沿机翼内壳体的长度方向设有导向槽，导向轮与导向槽的槽底滚动连接。6.根据权利要求1所述的一种用于跨介质航行器滑翔的伸缩机翼，其特征在于：所述机翼外壳体上设有用于保护驱动组件的保护壳体。

技术总结
本发明公开了一种用于跨介质航行器滑翔的伸缩机翼，包括机翼外壳体，所述机翼外壳体内设有与机翼外壳体相匹配的机翼内壳体，机翼内壳体沿机翼外壳体的长度方向与机翼外壳体滑动连接；机翼外壳体上设有用于驱动机翼内壳体移动的驱动组件。本发明能够使跨界质航行器从水面到空中起飞时保持较小的机翼表面积以减小起飞阻力，同时能够使跨介质航行器在空中滑翔时通过伸缩动力组件保持较大的机翼表面积以增大滑翔比并减少能源消耗、延长续航时间。间。间。


技术研发人员：潘亦鹏 徐钰蕾 黎家铭 邱仲锋 胡茂林
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/8/6