[发明专利]采用介质感知装置和涵道密封的跨介质飞航器动力装置

说明书

本公开提供了一种采用介质感知装置和涵道密封的跨介质飞航器动力装置，包括：涡扇发动机喷气推进系统，以喷气推进模态为飞航器提供动力；涵道叶片喷水推进系统，以喷水推进模态为飞航器提供动力；介质感知装置，用于感知工作介质变化；以及涵道密封机构，当介质感知装置感知到工作介质变化为空气时，涵道密封机构开启涡扇发动机喷气推进系统并密封涵道叶片喷水推进系统，以及当介质感知装置感知到工作介质变化为水时，涵道密封机构密封涡扇发动机喷气推进系统并开启涵道叶片喷水推进系统。

技术领域

本公开涉及一种采用介质感知装置和涵道密封的跨介质飞航器动力装置。

背景技术

未来对飞行器的跨介质飞航能力提出了需求。跨介质飞航器既能够在空中高速飞行，又可以潜入水下潜航躲避搜寻与攻击，从而兼备快速突防和长时间隐蔽潜航的综合作战能力。美、俄等国已开展了跨介质飞航器的研究，美国国防先期计划局于2008年提出潜水飞机的研制计划，俄罗斯国防部则在2015年开始了由潜艇携带的水下无人机的授权开发。

由于水和空气物性的巨大差异，跨介质动力装置需要适应迥异的工作环境，这是研制跨介质飞航器的关键及难点。目前，现有较为成熟的航空燃气涡轮发动机、活塞发动机与水下电机驱动螺旋水桨、泵喷推进等方式仅能在单介质中正常工作。因此需要通过合理的方式将空中动力和水下动力紧凑地组合在一起，才能满足跨介质飞航器的动力要求。

专利US3092060公开了一种水、空两用飞航器方案。在这种方案中，空中飞行时由内燃机驱动螺旋桨提供空中动力，水下潜航时由电机驱动螺旋水桨提供水下动力。该方案空中和水下的动力系统是独立的，结构形式不紧凑。

专利US9616997公开了另一种水、空两用飞航器方案。在这种方案中，由电机驱动的水、空两用螺旋桨在水下和空中均能工作产生推力，但是水和空气的动力粘度和密度等物性的不同导致水、空两用的螺旋桨设计难度大，效率低。

专利CN202226062U公开了一种水、空两用无人机的动力装置。这种装置在活塞发动机的基础上加入了电机驱动水桨的机构，空中飞行时由活塞发动机驱动螺旋桨提供空中动力，水下潜航时螺旋桨折叠，由电机驱动水桨提供动力。不过活塞发动机在空中的表现尚较难满足高速飞行的要求。

专利CN104481696公开了一种对转式水、空两用发动机。这种发动机是在涡扇发动机的基础上配备了金属-水反应燃烧室。空中飞行时通过外骨架与内转子对转的方式实现压气机及涡轮的对转以提供空中动力，水下潜航时通过金属与水的燃烧反应实现喷水推进以提供水下动力。然而该方案并未提及涡扇发动机水下密封方法，并且外转子在旋转时由于转动惯量较大，限制了发动机转速，同时对轴承等提出了更高的要求。另外金属-水反应冲压发动机及金属-水反应相关领域的研究还处于起始阶段，相应技术应用受到较大制约。

考虑到工作环境及飞行器的需求，跨介质动力装置须保证紧凑的结构设计、高速飞行能力和良好的水下密封性能，而现有技术在这些方面仍有一定限制。

发明内容

为了解决至少一个上述技术问题，本公开提供了一种采用介质感知装置和涵道密封的跨介质飞航器动力装置。

根据本公开的一个方面，采用介质感知装置和涵道密封的跨介质飞航器动力装置包括：

涡扇发动机喷气推进系统，以喷气推进模态为飞航器提供动力；

涵道叶片喷水推进系统，以喷水推进模态为飞航器提供动力；

介质感知装置，用于感知工作介质变化；以及

涵道密封机构，当介质感知装置感知到工作介质变化为空气时，涵道密封机构开启涡扇发动机喷气推进系统并密封涵道叶片喷水推进系统，以及当介质感知装置感知到工作介质变化为水时，涵道密封机构密封涡扇发动机喷气推进系统并开启涵道叶片喷水推进系统。

根据本公开的至少一个实施方式，涵道密封机构包括：