本發(fā)明涉及飛行器，特別是涉及一種可變體跨介質(zhì)飛行器及其飛行方法。
背景技術(shù)：
1、現(xiàn)代飛行器往往根據(jù)某一任務狀態(tài)設計采用固定氣動布局，對不同飛行條件做出性能妥協(xié)而進行折中設計，從而限制了飛行器在多任務場景下的應用。
2、如常規(guī)四旋翼無人機在中低速時的飛行穩(wěn)定性較好，但是其在高速飛行時，氣動效率較低，適用性受限；傳統(tǒng)兩機翼的固定翼飛機雖然可以適用于高速飛行，但是其在低速性能、應用場景與控制方面存在明顯短板，且在復雜低空任務中的靈活性存在天然缺陷；現(xiàn)存復合式飛行器如傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器和共軸剛性飛行器等能夠滿足垂直起降和高速前飛的性能要求，但其氣動布局仍可認為是常規(guī)固定翼與直升機旋翼飛行器的單一耦合，這使得其在兩種飛行模式下都存在難以避免的性能損失。
3、而且目前存在的飛行器普遍存在較難實現(xiàn)跨介質(zhì)飛行的問題，進一步限制了飛行器在多任務場景下的應用。
4、因此人們亟需一種應用范圍廣、氣動效率高、性能損耗低、航程大的可變體跨介質(zhì)飛行器。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種可變體跨介質(zhì)飛行器及其飛行方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，利用后機翼的變體，切換整體飛行器的姿態(tài)以適應不同的任務場景以及飛行需求，提高飛行器應用范圍以及在不同飛行模式下的氣動效率，降低性能損耗，增大航程。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種可變體跨介質(zhì)飛行器，包括機身、前機翼、后機翼以及旋翼，所述前機翼固定設置在所述機身上，所述后機翼通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)以及直線運動機構(gòu)活動設置在所述機身上，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)驅(qū)動所述后機翼旋轉(zhuǎn)，所述后機翼的旋轉(zhuǎn)軸與所述機身的軸線重合，所述直線運動機構(gòu)驅(qū)動所述后機翼進行直線運動，所述后機翼的直線運動路徑與所述機身的軸線平行，所述前機翼的翼板前緣以及后機翼的翼板前緣上均設置有所述旋翼，所述旋翼、所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)以及所述直線運動機構(gòu)均與控制系統(tǒng)電連接。
3、優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)以及所述直線運動機構(gòu)均設置在所述機身內(nèi)部。
4、優(yōu)選的，所述機身內(nèi)部設置有轉(zhuǎn)軸，所述后機翼通過連接件與所述轉(zhuǎn)軸固定連接，所述轉(zhuǎn)軸通過所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)與所述直線運動機構(gòu)連接，所述機身上設置有供所述連接件做旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)變體通道以及供所述連接件做直線運動的滑動變體通道，所述旋轉(zhuǎn)變體通道與所述滑動變體通道相連通。
5、優(yōu)選的，所述前機翼的翼板后緣鉸接設置有前副翼，所述后機翼的翼板后緣鉸接設置有后副翼，所述前副翼以及所述后副翼與驅(qū)動設備連接，所述前副翼、所述后副翼以及所述驅(qū)動設備均與所述控制系統(tǒng)電連接。
6、優(yōu)選的，所述機身的尾端設置有十字尾翼。
7、優(yōu)選的，所述前機翼的后掠角大于所述后機翼的后掠角。
8、優(yōu)選的，所述前機翼的翼展大于所述后機翼的翼展。
9、一種上述可變體跨介質(zhì)飛行器的飛行方法，包括起降模式以及常規(guī)飛行模式，起降模式中，控制后機翼與前機翼相互垂直，且后機翼位于前機翼后方，保持機身向上，啟動旋翼，機身進行垂直起降運動；常規(guī)飛行模式中，控制處于起降模式中的后機翼一側(cè)旋翼轉(zhuǎn)速加快，機身產(chǎn)生傾斜直至所需角度后，控制轉(zhuǎn)速加快的旋翼的轉(zhuǎn)速回歸正常，進行常規(guī)飛行。
10、優(yōu)選的，還包括高速飛行模式，高速飛行模式中，控制處于起降模式中的后機翼一側(cè)旋翼轉(zhuǎn)速加快，機身產(chǎn)生傾斜，在機身并未傾斜至所需角度時，控制轉(zhuǎn)速加快的旋翼的轉(zhuǎn)速回歸正常，然后控制后機翼旋轉(zhuǎn)至與前機翼平行，保持后機翼位于前機翼后方，機身再次產(chǎn)生傾斜至所需角度進行高速飛行。
11、優(yōu)選的，還包括跨介質(zhì)飛行模式，跨介質(zhì)飛行模式中，在即將跨介質(zhì)時，機身保持豎向狀態(tài)，控制后機翼的旋翼槳盤運動至與前機翼的旋翼槳盤處于同一水平面，后機翼與前機翼保持相互垂直，然后通過加快前機翼的旋翼轉(zhuǎn)速以及后機翼的旋翼轉(zhuǎn)速完成跨介質(zhì)飛行。
12、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)主要取得了以下技術(shù)效果：
13、通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)以及直線運動機構(gòu)可以帶動后機翼運動，進而改變后機翼在機身上的位置，當后機翼與前機翼垂直且位于前機翼后方時，可以以較小的阻塞面積實現(xiàn)快速垂直起降且減小飛機懸停狀態(tài)的性能損失，也可以在中低速飛行模式中具備良好的飛行性能，當后機翼與前機翼平行且位于前機翼后方時，能夠降低飛行阻力和氣動干擾實現(xiàn)高速前飛，氣動效率高且性能損耗小，當后機翼旋翼槳盤平面與前機翼旋翼槳盤平面平齊時，可實現(xiàn)水-空、空-水飛行的平穩(wěn)過渡，即通過可變體的后機翼的設置，配合固定的前機翼，可以使飛行器應用于多種任務場景，提高飛行器的應用范圍，而且針對不同的飛行需求調(diào)整飛行器姿態(tài)后，可以提高氣動效率并降低性能損耗，有利于增大航程。
14、本發(fā)明其他方案相對于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：
15、十字尾翼的設置既可以作為安定面，提高飛行穩(wěn)定性并降低控制難度，也可以作為起落架保持飛行器的安全起落。
1.一種可變體跨介質(zhì)飛行器，其特征在于，包括機身、前機翼、后機翼以及旋翼，所述前機翼固定設置在所述機身上，所述后機翼通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)以及直線運動機構(gòu)活動設置在所述機身上，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)驅(qū)動所述后機翼旋轉(zhuǎn)，所述后機翼的旋轉(zhuǎn)軸與所述機身的軸線重合，所述直線運動機構(gòu)驅(qū)動所述后機翼進行直線運動，所述后機翼的直線運動路徑與所述機身的軸線平行，所述前機翼的翼板前緣以及后機翼的翼板前緣上均設置有所述旋翼，所述旋翼、所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)以及所述直線運動機構(gòu)均與控制系統(tǒng)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變體跨介質(zhì)飛行器，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)以及所述直線運動機構(gòu)均設置在所述機身內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變體跨介質(zhì)飛行器，其特征在于，所述機身內(nèi)部設置有轉(zhuǎn)軸，所述后機翼通過連接件與所述轉(zhuǎn)軸固定連接，所述轉(zhuǎn)軸通過所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)與所述直線運動機構(gòu)連接，所述機身上設置有供所述連接件做旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)變體通道以及供所述連接件做直線運動的滑動變體通道，所述旋轉(zhuǎn)變體通道與所述滑動變體通道相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變體跨介質(zhì)飛行器，其特征在于，所述前機翼的翼板后緣鉸接設置有前副翼，所述后機翼的翼板后緣鉸接設置有后副翼，所述前副翼以及所述后副翼與驅(qū)動設備連接，所述前副翼、所述后副翼以及所述驅(qū)動設備均與所述控制系統(tǒng)電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變體跨介質(zhì)飛行器，其特征在于，所述機身的尾端設置有十字尾翼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變體跨介質(zhì)飛行器，其特征在于，所述前機翼的后掠角大于所述后機翼的后掠角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變體跨介質(zhì)飛行器，其特征在于，所述前機翼的翼展大于所述后機翼的翼展。
8.一種可變體跨介質(zhì)飛行器的飛行方法，其特征在于，應用如權(quán)利要求1-7任一項所述的可變體跨介質(zhì)飛行器，包括起降模式以及常規(guī)飛行模式，起降模式中，控制后機翼與前機翼相互垂直，且后機翼位于前機翼后方，保持機身向上，啟動旋翼，機身進行垂直起降運動；常規(guī)飛行模式中，控制處于起降模式中的后機翼一側(cè)旋翼轉(zhuǎn)速加快，機身產(chǎn)生傾斜直至所需角度后，控制轉(zhuǎn)速加快的旋翼的轉(zhuǎn)速回歸正常，進行常規(guī)飛行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可變體跨介質(zhì)飛行器的飛行方法，其特征在于，還包括高速飛行模式，高速飛行模式中，控制處于起降模式中的后機翼一側(cè)旋翼轉(zhuǎn)速加快，機身產(chǎn)生傾斜，在機身并未傾斜至所需角度時，控制轉(zhuǎn)速加快的旋翼的轉(zhuǎn)速回歸正常，然后控制后機翼旋轉(zhuǎn)至與前機翼平行，保持后機翼位于前機翼后方，機身再次產(chǎn)生傾斜至所需角度進行高速飛行。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可變體跨介質(zhì)飛行器的飛行方法，其特征在于，還包括跨介質(zhì)飛行模式，跨介質(zhì)飛行模式中，在即將跨介質(zhì)時，機身保持豎向狀態(tài)，控制后機翼的旋翼槳盤運動至與前機翼的旋翼槳盤處于同一水平面，后機翼與前機翼保持相互垂直，然后通過加快前機翼的旋翼轉(zhuǎn)速以及后機翼的旋翼轉(zhuǎn)速完成跨介質(zhì)飛行。