[发明专利]一种可重复出入水跨介质飞行器动力系统

说明书

本发明公开了一种可重复出入水跨介质飞行器动力系统；可重复出入水跨介质飞行器动力系统由空中飞行动力系统、水下航行动力系统组成；空中飞行动力系统与水下航行动力系统在空中工况与水下工况时分别独立工作，共用一个涡轮轮盘，空中喷管与水下喷管分别连接空中燃烧室与水下燃烧室并覆盖于涡轮轮盘前端面一周；在跨介质出水起飞工况下，空中飞行动力系统与水下航行动力系统同时工作，空中燃气通过尾喷管加速、涡轮轮盘带动螺旋桨转动同时为跨介质飞行器提供起飞动力。本发明通过结合空中飞行动力系统与水下航行动力系统，共用一个涡轮轮盘，有效地提高了空间利用率。空中燃烧室与水下燃烧室相互独立，能量密度大，同时能满足跨介质飞行器在不同工况下的飞行需求并且具备重复出入水的跨介质飞行能力，可有效提高作战效能。

技术领域

本发明涉及一种跨介质飞行器动力系统，特别是一种可重复出入水跨介质飞行器动力系统。

背景技术

跨介质飞行器既可以完成空中飞行任务，也可以完成水下航行任务，是一种新概念的特种飞行器。近年来，我国在海洋权益和岛屿保卫战中面临的挑战也日益增加，而跨介质飞行器可利用良好的隐蔽性，结合空中和水下的突防手段对敌人进行攻击，这对于增强我国国防力量，维护国家主权具有重大的战略意义和巨大的潜在利用价值。

动力系统对于跨介质飞行器的性能有着至关重要的影响。现有的跨介质飞行器大多借助助飞器或者水面发射平台进行高空向水下的单模式跨介质，无法做到重复出入水工作模式，突防手段较为欠缺，作战效能有待提高。而影响跨介质飞行器重复出入水的关键因素就是其动力系统性能。

发明专利CN109624628A公开了一种螺旋桨可伸缩一体式跨介质飞行器动力系统，在实现空用螺旋桨可伸缩的情况下，还能实现空用螺旋桨和水用螺旋桨共用一个步进电机，完成了动力系统一体化的设计，不仅能保证跨介质飞行器在水下良好的外形和密封性，而且使跨介质飞行器更轻便，能耗更低。但是该动力系统能量密度较小，飞行动力不足，难以完成重复出入水的跨介质飞行。

基于上述原因，如何为跨介质飞行器提供可重复出入水的条件，满足未来海洋战争的作战需求，提出一种新型可靠的跨介质飞行器动力系统成了一个重要的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可重复出入水跨介质飞行器动力系统，满足跨介质飞行器重复出入水的多模式跨介质飞行要求。空中飞行动力系统与水下航行动力系统共用一个涡轮轮盘，提高了跨介质飞行器的空间利用率，结构简单可靠。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种可重复出入水跨介质飞行器动力系统，包括空中飞行动力系统、水下航行动力系统。空中飞行动力系统与水下航行动力系统在空中工况与水下工况时分别独立工作，空中喷管与水下喷管与各自的燃烧室独立连接，独立工作时另一动力系统处于待机状态。当飞行器处于跨介质出水起飞工况时，空中动力系统与水下动力系统同时工作，为飞行器提供起飞动力。

所述的空中飞行动力系统由进气函道、压气机、空中燃料舱、空中燃烧室、空中喷管、涡轮轮盘、喷气函道、尾喷管、主轴组成；压气机与涡轮轮盘通过主轴连接；空中喷管覆盖在涡轮轮盘前端面，采用部分进气形式。跨介质飞行器处于空中工况时，外部空气通过进气函道被压气机增压，增压后的空气进入空中燃烧室，为空中燃料舱的燃料提供氧气，燃烧后的燃气经过空中喷管降压增速推动涡轮轮盘转动，涡轮轮盘通过主轴带动压气机转动持续从外部吸入新鲜空气为空中燃烧室提供氧气，经过涡轮轮盘后的燃气进入喷气函道，经过尾喷管的降压增速作用后喷出为飞行器在空中飞行提供动力。此时水下航行动力系统处于待机状态。

所述水下航行动力系统由水下燃料舱、水下燃烧室、水下喷管、涡轮轮盘、副轴、螺旋桨组成；涡轮轮盘与螺旋桨通过副轴连接；水下喷管覆盖在涡轮轮盘前端面，采用部分进气形式。跨介质飞行器处于水下工况时，水下燃料舱中的燃料进入水下燃烧室中直接燃烧，燃烧后的燃气经过水下喷管降压增速推动涡轮轮盘转动，涡轮轮盘通过副轴带动螺旋桨转动，为飞行器在水下航行提供动力。此时空中飞行动力系统处于待机状态。