水空跨域多模态共轴无人机设计

作     者：王琛 惠倩倩 张帆 WANG Chen;HUI Qianqian;ZHANG Fan

作者机构：长安大学工程机械学院西安710064 西北工业大学航天学院西安710072 

基　　金：国家自然科学基金(62173275) 优秀青年基金项目(62222313) 

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

年 卷 期：2023年第44卷第21期

页      码：328-340页

摘      要：同时具备空中和水中运行模式的水空两栖无人机(AquaUAVs)可应用于民用和军事领域,如海洋环境调查、岛礁巡逻监测等,其具备广阔发展空间。为了实现从水下运载平台的装载和发射,提出了一种两栖无人机——代号为ABDragon,它拥有3种工作模式:浅海海底潜伏、水面漂浮和空中飞行。首先,在总体设计方面,ABDragon采用了共轴动力以及大长细比旋成体布局以及模块化舱室设计;通过设置一个深度控制舱从而调整重力与浮力之间的关系,进而实现水中的下潜、上浮;通过合理布局舱室位置进而获得系统的水动力学稳定性,保证水中下潜、漂浮全过程中的姿态稳定性。其次,完成了飞行动力学的建模和水中稳定性分析,并且基于L1自适应控制方法设计了飞行控制律。最终,制造一个原理样机并进行了包括下潜-上浮、空中飞行、跨介质等多模态验证,试验验证了ABDragon可以在2 s内完成跨域运行过程,其飞行高度控制精度为8 cm,角度控制精度为2°,并且在水中运行全过程中均能保持稳定竖直的姿态,验证了设计的有效性。

主 题 词：水空两栖 模块化舱室 飞行试验 跨介质 共轴无人机 

学科分类：08[工学] 082503[082503] 0825[工学-环境科学与工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.7527/S1000-6893.2023.29047

馆 藏 号：203125108...