[发明专利]一种跨介质飞行器动力装置及其工作方法

权利要求书

1.一种跨介质飞行器动力装置，其特征在于，包括：

涵道唇口(3)；

所述涵道唇口(3)内设置有跨介质电机，所述跨介质电机包括前电机(1)和后电机(2)；

所述前电机(1)中设置有水动螺旋桨(16)，所述水动螺旋桨(16)用于飞行器在水下时提供水下推力；

所述后电机(2)设置于前电机(1)的一侧，所述后电机(2)背离前电机(1)的一侧连接有气动螺旋桨(14)，所述气动螺旋桨(14)用于飞行器在空中飞行时提供空中推力。

2.根据权利要求1所述的一种跨介质飞行器动力装置，其特征在于：所述前电机(1)包括前电机定子(5)和前电机转子(4)，所述后电机(2)包括后电机定子(7)和后电机转子(6)，所述前电机定子(5)与后电机定子(7)固接，所述前电机(1)包括前外端块(8)和前内端块(9)，所述后电机(2)包括后内端块(10)，所述前外端块(8)与前电机转子(4)之间装有前电机轴承(18)，所述前电机转子(4)与前电机定子(5)之间也装有前电机轴承(18)，所述后内端块(10)与后电机转子(6)之间装有后电机轴承(19)，所述后电机转子(6)与后电机定子(7)之间也装有后电机轴承(19)。

3.根据权利要求2所述的一种跨介质飞行器动力装置，其特征在于：所述前电机转子(4)与后电机转子(6)之间还设置有定子连接块(13)。

4.根据权利要求2所述的一种跨介质飞行器动力装置，其特征在于：所述水动螺旋桨(16)设置于前电机转子(4)与前下端块之间，所述水动螺旋桨(16)与前电机转子(4)之间通过键(17)定位，以使飞行器处于水下时，所述前电机转子(4)转动带动所述水动螺旋桨(16)产生水下推力。

5.根据权利要求4所述的一种跨介质飞行器动力装置，其特征在于：所述后电机转子(6)上装有桨夹(12)，所述气动螺旋桨(14)安装于桨夹(12)中，以使飞行器在空中时，所述后电机转子(6)转动带动所述气动螺旋桨(14)旋转产生空中推力。

6.根据权利要求5所述的一种跨介质飞行器动力装置，其特征在于：所述桨夹(12)上还设置有限位器(15)，所述限位器(15)用于对气动螺旋桨(14)进行限位。

7.根据权利要求5所述的一种跨介质飞行器动力装置，其特征在于：气动螺旋桨(14)与桨夹(12)之间通过塞打螺栓(11)转动连接。

8.根据权利要求7所述的一种跨介质飞行器动力装置，其特征在于：还包括控制器，所述控制器内配置有用于对气动螺旋桨的叶形设计的设计策略，所述设计策略包括以下步骤：

S1：确定气动螺旋桨中桨叶的设计参数，所述设计参数包括：桨叶数量、螺旋桨半径、桨毂半径、桨叶所分微端、螺旋桨所需拉力、飞行速度、螺旋桨转速、飞行高度的空气密度以及损失系数；

S2：计算拉格朗日乘数k，具体的积分方程如下所示。

式中：Kp为纠正因子；

S3：为计算第i个截面的弦长bi和桨距角，先计算叶素来流角与诱导速度迎角，具体计算公式如下：

S4：利用profili或xflr软件计算指定翼型最大升阻比处气动迎角α_max，以及此时的升力系数C_lmax、阻力系数C_dmax；

S5：计算第i个截面的弦长bi和桨距角,计算公式如下：

θ＝β_*+α_max

S6：重复第四步可计算出全部桨叶微段的弦长和桨距角；

S7：计算每一个叶素微段拉力、阻力、扭矩和功率再相加，最后求得螺旋桨的效率。