本發(fā)明屬于水下航行器，具體涉及一種水下滑翔機(jī)的多翼滑翔方法。

背景技術(shù)：

1、水下滑翔機(jī)主要應(yīng)用于科學(xué)研究及軍事兩個(gè)方面。在科學(xué)研究方面，可搭載各種傳感器用于采集各種海洋參數(shù)等；在軍事方面，可用于水下偵聽(tīng)、反潛等任務(wù)。其概念最早于1989年由美國(guó)海洋學(xué)家henry?stommel提出，隨后，美國(guó)先后研制了slocum、seaglider、spray水下滑翔機(jī)，這也是當(dāng)前世界上技術(shù)和應(yīng)用較為成熟的水下滑翔機(jī)。除美國(guó)外，世界其他各國(guó)也先后開(kāi)始對(duì)水下滑翔機(jī)的研究，如日本開(kāi)發(fā)的albac滑翔器、新西蘭開(kāi)發(fā)并研究的underdog水下滑翔器以及法國(guó)acsa公司的sea?explorer?glider等。

2、相對(duì)于傳統(tǒng)的水下航行器，水下滑翔機(jī)具有遠(yuǎn)航程、低功耗、高隱蔽性等優(yōu)點(diǎn)，但其也存在著航速慢、運(yùn)動(dòng)軌跡單一的缺點(diǎn)。2001年，d.richard?blidberg等人提出了混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)的概念，該種滑翔機(jī)是在slocum的基礎(chǔ)上，在其尾部加裝螺旋槳推進(jìn)器來(lái)提高航速，隨后法國(guó)、西班牙、日本等國(guó)也開(kāi)展了混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)的研究，但目前世界各國(guó)對(duì)混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)的研究大多處于研究和開(kāi)發(fā)階段。

3、目前，對(duì)于大型水下滑翔機(jī)的研究和參考文獻(xiàn)都比較少，較為深刻的為jenkins等人，深入分析了大型水下滑翔機(jī)的性能優(yōu)勢(shì)。對(duì)于大型aug要獲得較好的滑翔能力，其滑翔翼往往需要占據(jù)更大的空間，這就會(huì)大大降低其機(jī)動(dòng)能力，影響其操縱性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種水下滑翔機(jī)的多翼滑翔方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中水下滑翔機(jī)航行穩(wěn)定性較差的不足。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種水下滑翔機(jī)的多翼滑翔方法，包括以下步驟：

4、s1、根據(jù)水下滑翔機(jī)空間結(jié)構(gòu)類型，確定滑翔翼類型和數(shù)量，然后通過(guò)水動(dòng)力性能計(jì)算及靜穩(wěn)定性分析，確定滑翔翼的機(jī)載配置方案；

5、s2、水下滑翔機(jī)在不同工作狀態(tài)下，選擇相應(yīng)的滑翔翼收放模式進(jìn)行多翼滑翔。

6、本發(fā)明中，所述水下滑翔機(jī)空間結(jié)構(gòu)類型包括小型水下滑翔機(jī)和中大型水下滑翔機(jī)。

7、本發(fā)明一些實(shí)施方案中，所述水下滑翔機(jī)為小型水下滑翔機(jī)，所述滑翔翼采用長(zhǎng)型滑翔翼。

8、進(jìn)一步地，所述長(zhǎng)型滑翔翼的數(shù)量設(shè)置為一對(duì)。

9、本發(fā)明一些實(shí)施方案中，所述水下滑翔機(jī)為中大型水下滑翔機(jī)，所述滑翔翼采用短型滑翔翼。

10、進(jìn)一步地，所述水下滑翔機(jī)的滑翔翼數(shù)量根據(jù)水下滑翔機(jī)的安裝空間設(shè)置，使得所述水下滑翔機(jī)的安裝空間能夠完全收納收攏狀態(tài)的滑翔翼。

11、進(jìn)一步地，所述短型滑翔翼的數(shù)量設(shè)置為兩對(duì)以上。

12、本發(fā)明中，滑翔機(jī)水動(dòng)力性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有升力lα、阻力dα和升阻比λ，均可通過(guò)仿真計(jì)算得出；靜穩(wěn)定性通過(guò)無(wú)量綱位置力臂來(lái)評(píng)價(jià)，其具體描述如下所示；

13、

14、式中，mα為大型水下滑翔機(jī)因攻角α變化而產(chǎn)生的俯仰力矩；lα為大型水下滑翔機(jī)因攻角α變化而產(chǎn)生的升力；l為大型水下滑翔機(jī)機(jī)身總長(zhǎng)。作為水下滑翔機(jī)靜穩(wěn)定性的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，其值越小，說(shuō)明樣機(jī)運(yùn)動(dòng)越穩(wěn)定，當(dāng)時(shí)，滑翔機(jī)則達(dá)到靜穩(wěn)定狀態(tài)。

15、本發(fā)明中，所述滑翔翼的機(jī)載配置方案包括滑翔翼在水下滑翔機(jī)上的軸向配置和垂向配置。

16、本發(fā)明中，所述滑翔翼在水下滑翔機(jī)的軸向配置包括滑翔翼的軸向安裝范圍設(shè)置，所述滑翔翼的軸向安裝范圍為距離滑翔機(jī)艏部0.2l～0.7l，其中l(wèi)為滑翔機(jī)機(jī)體長(zhǎng)度。

17、所述滑翔翼在水下滑翔機(jī)上的垂向配置包括上單翼和下單翼中的一種或多種。

18、進(jìn)一步地，所述滑翔翼在水下滑翔機(jī)上的垂向布置為上單翼和下單翼布置。

19、本發(fā)明一些實(shí)施方案中，所述滑翔翼的機(jī)載配置方案為采用上單翼和下單翼各布置一對(duì)滑翔翼，其中，上單翼布置在距離滑翔機(jī)艏部0.65l處，下單翼布置在距離滑翔機(jī)艏部0.65l處。

20、本發(fā)明中，所述水下滑翔機(jī)的工作狀態(tài)包括回收布放過(guò)程、水下橫滾過(guò)程和水下滑翔過(guò)程中的一種。

21、本發(fā)明一些實(shí)施方案中，所述水下滑翔機(jī)的工作狀態(tài)為回收布放過(guò)程，滑翔翼收進(jìn)耐壓內(nèi)殼體與非耐壓外殼體之間。

22、本發(fā)明一些實(shí)施方案中，所述水下滑翔機(jī)的工作狀態(tài)為水下橫滾過(guò)程，滑翔翼張開(kāi)一定角度抑制橫滾。

23、進(jìn)一步地，滑翔翼張開(kāi)的角度為0～20°。

24、本發(fā)明一些實(shí)施方案中，所述水下滑翔機(jī)的工作狀態(tài)為水下滑翔過(guò)程，包括aug滑翔模式、auv推進(jìn)模式及滑翔-推進(jìn)混合模式中的一種。

25、進(jìn)一步地，所述水下滑翔機(jī)在aug滑翔模式下，所述滑翔翼后掠角在10°以內(nèi)。

26、進(jìn)一步地，所述水下滑翔機(jī)在auv推進(jìn)模式下，所述滑翔翼收進(jìn)耐壓內(nèi)殼體與非耐壓外殼體之間內(nèi)部，且水下滑翔機(jī)攻角保持0°。

27、進(jìn)一步地，所述水下滑翔機(jī)在滑翔-推進(jìn)混合模式下，所述滑翔翼張開(kāi)角度在40°～50°范圍內(nèi)。

28、進(jìn)一步地，所述水下滑翔機(jī)在滑翔-推進(jìn)混合模式下，水下滑翔機(jī)攻角保持0°。

29、本發(fā)明中，所述水下滑翔機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制滑翔翼在不同工作狀態(tài)下的張開(kāi)數(shù)量和角度。

30、本發(fā)明一些實(shí)施方案中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為蝸輪-蝸桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

31、本發(fā)明具有以下有益效果：

32、(1)本發(fā)明水下滑翔機(jī)的多翼滑翔方法根據(jù)不同的水下滑翔機(jī)類型，配置相應(yīng)的滑翔機(jī)類型和數(shù)量，以及記載配置方案，然后在不同的工作狀態(tài)下，采取相應(yīng)的滑翔翼收放模式進(jìn)行多翼滑翔，具有更好的滑翔經(jīng)濟(jì)性和靜穩(wěn)定性。

33、(2)本發(fā)明水下滑翔機(jī)的多翼滑翔方法在不同的工作狀態(tài)下，確定了不同工作模式下較佳的滑翔參數(shù)，使得滑翔機(jī)具有更好的穩(wěn)定性，以及適用性。

34、(3)本發(fā)明方法尤其適用于大型水下滑翔機(jī)，采用多對(duì)短型滑翔翼代替一對(duì)長(zhǎng)型滑翔翼，實(shí)現(xiàn)相同滑翔效果，減輕滑翔翼及機(jī)構(gòu)的重量，并為中大型水下滑翔機(jī)在海洋中的滑翔避讓障礙、提高通過(guò)性創(chuàng)造條件。

技術(shù)特征：

1.一種水下滑翔機(jī)的多翼滑翔方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述水下滑翔機(jī)的多翼滑翔方法，其特征在于，所述水下滑翔機(jī)為中大型水下滑翔機(jī)，所述滑翔翼采用短型滑翔翼；所述短型滑翔翼的數(shù)量設(shè)置為兩對(duì)以上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述水下滑翔機(jī)的多翼滑翔方法，其特征在于，所述滑翔翼的機(jī)載配置方案包括滑翔翼在水下滑翔機(jī)上的軸向配置和垂向配置。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述水下滑翔機(jī)的多翼滑翔方法，其特征在于，所述滑翔翼在水下滑翔機(jī)的軸向配置包括滑翔翼的軸向安裝范圍設(shè)置，所述滑翔翼的軸向安裝范圍為距離滑翔機(jī)艏部0.2l～0.7l，其中l(wèi)為滑翔機(jī)機(jī)體長(zhǎng)度。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述水下滑翔機(jī)的多翼滑翔方法，其特征在于，所述滑翔翼在水下滑翔機(jī)上的垂向配置包括上單翼和下單翼中的一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述水下滑翔機(jī)的多翼滑翔方法，其特征在于，所述水下滑翔機(jī)的工作狀態(tài)包括回收布放過(guò)程、水下橫滾過(guò)程和水下滑翔過(guò)程中的一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述水下滑翔機(jī)的多翼滑翔方法，其特征在于，所述水下滑翔機(jī)的工作狀態(tài)為水下橫滾過(guò)程，滑翔翼張開(kāi)一定角度抑制橫滾。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述水下滑翔機(jī)的多翼滑翔方法，其特征在于，所述水下滑翔機(jī)的工作狀態(tài)為水下滑翔過(guò)程，包括aug滑翔模式、auv推進(jìn)模式及滑翔-推進(jìn)混合模式中的一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述水下滑翔機(jī)的多翼滑翔方法，其特征在于，所述水下滑翔機(jī)在aug滑翔模式下，所述滑翔翼后掠角在10°以內(nèi)；所述水下滑翔機(jī)在auv推進(jìn)模式下，所述滑翔翼收進(jìn)耐壓內(nèi)殼體與非耐壓外殼體之間內(nèi)部，且水下滑翔機(jī)攻角保持0°；所述水下滑翔機(jī)在滑翔-推進(jìn)混合模式下，所述滑翔翼張開(kāi)角度在40°～50°范圍內(nèi)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述水下滑翔機(jī)的多翼滑翔方法，其特征在于，所述水下滑翔機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制滑翔翼在不同工作狀態(tài)下的張開(kāi)數(shù)量和角度；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為蝸輪-蝸桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種水下滑翔機(jī)的多翼滑翔方法，包括以下步驟：S1、根據(jù)水下滑翔機(jī)空間結(jié)構(gòu)類型，確定滑翔翼類型和數(shù)量，然后通過(guò)水動(dòng)力性能計(jì)算及穩(wěn)定性分析，確定滑翔翼的機(jī)載配置方案；S2、水下滑翔機(jī)在不同工作狀態(tài)下，選擇相應(yīng)的滑翔翼收放模式進(jìn)行多翼滑翔。本發(fā)明水下滑翔機(jī)的多翼滑翔方法根據(jù)不同的水下滑翔機(jī)類型，配置相應(yīng)的滑翔機(jī)類型和數(shù)量，以及記載配置方案，然后在不同的工作狀態(tài)下，采取相應(yīng)的滑翔翼收放模式進(jìn)行多翼滑翔，具有更好的滑翔經(jīng)濟(jì)性和靜穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：余祖耀,朱猛,劉健,馮戰(zhàn)豪,李國(guó)慶,潘亞勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華中科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10