摘要：针对水空界面介质跨越问题,基于混合动力设计概念,设计了一种能够快速多次水空过渡跨介质的无人机。采用共轴的方式安装水下电机与空中电机,具备水下与空中两套动力系统。搭配气压传感器与水深传感器,采用卡尔曼滤波算法估计无人机位置速度信息,完成水空两介质中与水空过渡区域的控制与模式转换。设计制作测试样机,并进行了跨介质试验,验证了工作模式切换的连贯性,结果表明无人机可实现快速水空过渡,并能够满足出水、入水的机动循环。

摘要：由于兼具着水下航行与空中飞行能力,近年来水空两栖无人机走入人们的视角。针对现有水空无人机面对复杂场景(水空界面、室内等)无法发挥作用的问题,提出一种结合旋翼机、固定翼与折翼机构的水空两栖无人机。设计一种基于倾转电机的三旋翼机构与基于舵机操控的折翼机构,利用倾转机构与折翼机构来实现固定翼与旋翼的模式切换以达到鸟类的飞行状态。对于自然界内的鸟类来说,翅膀的控制是十分重要的。在空中绝大部分鸟类都是利用翅膀的收折来控制飞行的转向与高度;当鸟类将要入水或者已经入水时,许多鸟类都是将翅膀完全收起以减小阻力面积来入水或者在水下运动。效仿鸟类收翅原理来设计折翼结构与倾转旋翼结构,使水空两栖无人机可实现旋翼与固定翼自由变换。为验证结构的可靠性,对无人机结构进行理论分析与仿真试验,以及空中与水下等复杂场景试验,试验结果表明,该无人机在空中可实现旋翼与固定翼的自由切换,在水下可实现水空界面的跨介质飞行,这些结果验证了方案的可行性与有效性。