太阳能动力的水陆两栖迁徙探潜无人机及工作方法

技术领域

本发明涉及航空技术领域，尤其涉及一种迁徙探潜无人机。

背景技术

水陆两栖无人机是一种能在水上或硬质地面(如舰面环境)着陆、起飞和操作的装备有浮子或船体的无人机，该类机型可用于运输、海上侦察、反潜等民用或军用任务，具有广阔的应用前景；

目前，垂直起降固定无人机主要采用复合翼的构型，复合翼构型结合了传统固定翼和多旋翼无人机的技术特点，在全机设计和控制层面技术成熟度高；但是由于缺乏专有设计，仅能在地面或者舰面起降，普遍缺乏在水面起降的能力。部分复合翼无人机采用机臂作为浮筒以满足水面起降的要求，但是该方法限制了机臂下侧安装动力系统的能力，使得动力系统无法在机臂上下侧紧凑安装，增加了全机尺寸。

同时，目前舰船上主流装备的垂直起降固定翼无人机主要采用电机与或者电机加重油螺旋桨发动机作为动力系统，电池的电能或者无人机携带的燃料直接制约了其航程。

还有目前在远程迁徙任务，如对敌方核潜艇或者海上遇难人员进行长时间的追踪和搜索，现有的无人机受到如上所述的结构或能量供给的限制均无法完成相关的远程迁徙任务。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足提供一种能够完成远程迁徙任务，结构紧凑，采用太阳能动力的水陆两栖迁徙探潜无人机。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种太阳能动力的水陆两栖迁徙探潜无人机，包括机身、机翼、螺旋桨、太阳能柔性电池板，电池，还包括在机身两侧的机翼上设有的一对与所述机身轴线相平行的机臂，同时，机臂固连在机翼上方，机臂与机翼的连接位置位于机翼半展长的15-20％处；在所述机臂末端设有尾翼；所述的螺旋桨以及用于驱动螺旋桨的电机成对安装在所述的机臂上，用于无人机整机的垂直起降；在所述的机身的尾部设有巡航用螺旋桨；

所述的机身包括上、下整流罩及由上、下整流罩围成的密封载荷舱，机身的上半部整流罩表面为流线型，机身的底部具有V型机底；所述的太阳能柔性电池板铺设在所述的机身流线型表面上；

所述的机翼包括内段机翼，内段机翼的一端安装在机身上，内段机翼的另一端依次连接有外段机翼和翼尖小翼；所述的太阳能柔性电池板铺设在所述的内段机翼和外段机翼上；

还包括电池，电池设在所述机身的密封腔内，电池分别与所述的太阳能柔性电池板和电机电连接，太阳能柔性电池板的总共铺设面积占全机浸湿面积的15-17％；太阳能柔性电池板用于将太阳能转化为电能并储存在电池中，电池又将电能提供至电机，从而驱动螺旋桨和巡航螺旋桨工作。

进一步的，所述机身的V型机底的宽高比为3-5，用于无人机在水面垂直降落或者滑翔迫降时，将水向船底两侧排开，降低水面冲击，提高无人机的触水下降率、漂浮稳定性和水面航行稳定性；

所述的机身总长为1-2m，最大宽度为0.5-0.6m，最大高度为小于0.5m；在所述机身流线型表面上铺设的太阳能柔性电池板的铺设面积占机身浸湿面积的5-9％。

进一步的，所述的机翼为中单翼，所述的内段机翼插入机身后部预留开口区域并固连；所述机翼的展弦比为15-20；

巡航构型下除翼尖小翼外无上反角、无前缘后掠角。

进一步的，所述内段机翼俯视投影轮廓为梯形，内段机翼长度为机翼半展长的50-55％，翼根弦长0.50-0.60m，端部弦长0.50-0.55m，平均气动弦长为0.4-0.5m；

布置在内段机翼表面上的太阳能柔性电池板设置面积占所述内段机翼浸湿面积的35-40％。

进一步的，所述外段机翼俯视投影轮廓为梯形，外段机翼的长度为所述机翼半展长的30-35％，根部弦长为0.45-0.50m，且根部弦长与内段机翼的端部弦长相等；所述外段机翼根部通过机翼折叠作动机构与内段机翼的端部相连，用于使所述的外段机翼在无人机充电待机时或在地面、舰面起降时进行折叠；

所述的外段机翼的机翼后缘布置有外段机翼全展长副翼，副翼的根部弦长为外段机翼根部弦长的25-30％，副翼的端部弦长为外段机翼端部弦长的25-27％；

在所述外段机翼上表面布置的太阳能柔性电池板的铺设面积占所述外段机翼浸湿面积的45％-47％，在所述副翼上表面布置的太阳能柔性电池板的铺设面积占所述副翼浸湿面积的47％-50％。

进一步的，所述的翼尖小翼的长度为所述机翼半展长的10-15％，翼尖小翼的根部与所述外段机翼的端部固连；

所述的翼尖小翼具有由碳纤维和泡沫夹芯复合材料制成的硬质外壳，在硬质壳体内设有密封空腔，在密封空腔内的整机高度方向上设有用于提高翼尖小翼强度和刚度的腹板，且所述的腹板将密封空腔分隔为多个，翼尖小翼用于所述无人机在空中飞行时，改善机翼的升力延展向分布、降低诱导阻力，还用于所述无人机在水面垂直降落或者滑翔迫降时产生浮力；

所述的翼尖小翼密封空腔的体积为0.02-0.03立方米，提供的浮力为全机浮力的18-21％，用于保证所述的无人机在水面摇晃时提供恢复力矩；

所述翼尖小翼外形与体积通过前缘贝塞尔曲线，后缘贝塞尔曲线和最大厚度贝塞尔曲线以及翼尖小翼的根部与梢部翼型控制，翼尖小翼的根部弦长与外段机翼的端部弦长相等，所述翼尖小翼的前缘和后缘与所述的外段机翼的前、后缘相切以保证光滑过渡，翼尖小翼的前缘后掠角从根部到梢部方向以40°-50°角光滑过渡，上反角从根部到梢部方向以33°-37°角光滑过渡。

进一步的，所述的螺旋桨为多旋翼螺旋桨，两个为一组的竖直布置在所述的机臂上，且转向相反；每个螺旋桨的直径为25-32英寸；驱动螺旋桨的电机功率为3.7-4.3kw，单个电机与螺旋桨的总重为7-8kg；

所述的巡航用螺旋桨每个桨叶长为20-24英寸，电机功率为3.3-3.8kw。

进一步的，所述的尾翼为H型尾翼，包括：水平尾翼和垂直尾翼，所述的水平尾翼与所述的机翼平行设置，且在水平尾翼的后方设有升降舵；所述的水平尾翼为矩形，展弦比为4.5-5，使用最大厚度为8-12％的对称翼型；所述升降舵的面积与所述水平尾翼面积之比为0.35-0.4；

所述的垂直尾翼设置在机臂上，并与水平尾翼相垂直设置，在垂直尾翼的后端设有方向舵，且在垂直尾翼的底端设有浮筒，浮筒提供的浮力占全机浮力的0.3％-1％，主要用途是提供稳定力矩；所述垂直尾翼的前缘后掠角为30-40°，根部弦长为0.38-0.42m，尖部弦长为0.18-0.22m，展长为0.25-0.3m，使用最大厚度为8-10％的对称翼型；所述方向舵与垂直尾翼的相对面积为0.22-0.26；

在所述的水平尾翼及升降舵上布置有太阳能柔性电池板，面积占水平尾翼浸湿面积的47％-50％。

进一步的，还包括设置在所述载荷舱内的供电系统，所述的供电系统包括：供电用控制器，所述的太阳能柔性电池板通过升压镇流器与所述的供电用控制器输入端电连接，供电用控制器的一个输出端通过充电器与所述的电池电连接，供电用控制器的另一个输出端通过电子调速器与螺旋桨电机电连接，同时与飞控装置和其他负载电连接，所述的电池也通过所述的电子调速器与螺旋桨电机电连接，同时也和所述的飞控装置和其他负载电连接，用于为所述的螺旋桨电机和飞控装置和其他负载供电，所述螺旋桨电机包括巡航用螺旋桨和螺旋桨的电机；

所述的供电用控制器用于根据实时太阳能柔性电池板的发电量、电机和螺旋桨、巡航螺旋桨及其他负载的耗电情况，判断太阳能柔性电池板产生的电能供应电池充电或供应螺旋桨电机或直接供应至其他负载，并控制所述的太阳能柔性电池板所转换的电能始终不能超过负载所需；

具体还包括在所述电池未充满时，供电用控制器将太阳能柔性电池板转化的电能通过充电器对电池进行充电；在电池充满且发电功率大于负载所需功率之和时，将所述的电能分别供给与电机和螺旋桨、巡航螺旋桨及其他负载；

所述的飞控装置与所述的升降舵、副翼、方向舵及机翼折叠作动机构的驱动机构电连接，飞控装置用于控制所述的无人机在空中的俯仰、横向、航向姿态和在无人机水面时的航向。

本发明还提供一种太阳能动力的水陆两栖迁徙探潜无人机的工作方法，

在迁徙探潜任务过程中，所述无人机能量减少需要着陆于地面、舰船或着陆并漂浮在水面上进行充电、待机或执行任务，所述无人机的供电用控制器控制太阳能柔性电池板为电池充电，电池充电完成后，所述的飞控装置控制无人机继续执行起飞任务；

所述无人机停放于舰船甲板或陆地，在执行垂直起飞任务时，满足安全离地间隙后，被折叠的外段机翼和翼尖小翼通过机翼折叠作动机构展开，展开完成后，外段机翼和内段机翼的上反角均为零度，所述螺旋桨带动无人机的垂直起降在到达安全高度后调整姿态使无人机有平飞方向的加速度，所述飞控装置控制逐渐降低螺旋桨的电机功率，同时，所述飞控装置控制巡航用螺旋桨启动并增加巡航用螺旋桨的电机功率，直到无人机达到安全速度后，无人机以固定翼飞机模式控制和飞行，即飞控装置通过控制所述的巡航用螺旋桨及其电机从而控制无人机的推力，同时飞控装置通过控制所述的升降舵实现无人机的俯仰姿态、通过控制所述的副翼实现无人机的横向姿态、通过控制所述的方向舵实现控制飞行器的航向姿态；

所述的无人机在水上执行起飞任务时，所述飞控装置控制所述的电机和螺旋桨启动无人机的垂直起降；在无人机垂直起飞的爬升高度满足安全离地间隙后，飞控装置控制机翼折叠作动机构将折叠的外段机翼和翼尖小翼展开，展开完成后，所述外段机翼和内段机翼的上反角均为零度，所述螺旋桨带动无人机的垂直起降在到达安全高度后调整姿态使无人机有平飞方向的加速度，飞控装置控制逐渐降低螺旋桨的电机功率，同时，所述飞控装置控制巡航用螺旋桨启动并增加巡航用螺旋桨的电机功率，直到无人机达到安全速度后，全机以所述固定翼飞机模式控制和飞行；

还包括在迁徙探潜任务过程中，所述无人机在舰船甲板或陆地或水面垂直降落和水面滑翔降落的工作方法：

无人机在舰船甲板或陆地垂直降落时，所述外段机翼和翼尖小翼通过机翼折叠作动机构折叠，折叠完成后，外段机翼的下反角为179.5°-178.7°，折叠后满足外段机翼和翼尖小翼不干涉机身，且不超出机身与端部浮筒所组成的平面，满足V型机底和端部浮筒作为地面停放时的触地点，并在折叠状态下，飞控装置控制螺旋桨使无人机垂直落地；

所述无人机在水面垂直降落时，所述无人机需要在水面垂直降落补充能量时，所述外段机翼和翼尖小翼通过机翼折叠作动机构折叠，折叠完成后，外段机翼的下反角为8°-9°，折叠后满足翼尖小翼接触到水面，与所述的尾翼端部浮筒和机身共同为无人机提供浮力，并在折叠状态下，飞控装置控制螺旋桨使无人机垂直着陆于水面；

在迁徙探潜任务过程中，所述无人机耗尽能源无法完成水面垂直降落，需要滑翔迫降时，无人机在离水面高度1-3米时，无人机保持所述固定翼飞机模式，以5-10°的俯仰姿态角，0°的偏航和滚转角滑翔触水；位于垂直尾翼的端部浮筒和垂直尾翼首先触水，随后V型机底和翼尖小翼触水，无人机受到水面减速作用减速，同时，外段机翼和翼尖小翼通过机翼折叠作动机构折叠在内段机翼下方，折叠完成后，所述的外段机翼的下反角为8°-9°，且在折叠后满足翼尖小翼接触到水面，与所述的尾翼端部浮筒和机身共同为无人机提供浮力；此时，无人机进入水面漂浮状态；

所述无人机在水面漂浮状态时，无人机在水面上低速航行机动，使用方向舵作为航向控制面，飞控装置控制巡航用螺旋桨进行推进，防止洋流带无人机离开待机区域。

本发明的有益效果是：为了提升需要完成迁徙探潜飞行器的作战半径，以长途迁徙的候鸟为仿生对象，本发明提供的无人机升空执行任务时，若所在区域光照条件不足，太阳能电池发电能力不足，无人机储备电能耗尽，随即就近着陆。并在着陆后伺机使用太阳能电池板向电池充电补能，补能完毕后即可执行下一次任务。该运行方式主要参考了鸟类在长途迁徙过程中，尤其是飞鸟在跨洋阶段的落脚歇息，是一种单次耗电结束后着陆于地面或水面并漂浮，使用太阳能充电补能蓄能结束后即可再次执行任务的无人机。对于该无人机，此类运行方式适用于对敌方核潜艇或者海上遇难人员进行长时间的追踪和搜索，没有飞行器任务半径的限制，也不需要浪费时间返回起降场整备，提高了类似任务的效率。

本发明提供的无人机同时，采用船型机身，拥有可以在陆地/舰面等硬质地面以及水上垂直起降的能力，同时有固定翼无人机的高航速和长续航能力，从而降低无人机的起降场地要求，还降低了水上起降时的水载荷冲击受力；

配备机翼折叠机构，以降低整机停放占地面积；

具有浮筒特性的翼尖小翼也保证了水面漂浮状态下全机漂浮稳定性，相比于传统水上飞机，使用翼尖小翼将浮筒与翼尖一体化设计，翼尖小翼相比于传统吊挂式浮筒，还可以在水面高速滑行时充当水翼，进一步改善水面高速运动时的控制能力，降低了传统挂架带来的重量和阻力，可以在水中作为水翼提高飞行器水面起降性能；

同时，所述带浮力的翼尖小翼和垂直尾翼端部浮筒共同组成的浮筒系统不仅满足了水面起降的浮力需求，远离机身的翼尖小翼和垂直尾翼浮筒提供了良好的恢复力矩提高了全机在水面漂浮时的稳定性。

通过使用太阳能发电与电池相结合的方式，通过太阳能对电池进行补能，使得飞行器在不借助外部力量的帮助下，能达到无限航程的飞行能力。上述技术使得该类飞行器适用性高，性能更好，应用前景广阔。

附图说明

图1是本发明立体结构示意图；

图2是本发明侧视结构示意图；

图3是本发明机身的侧视图；

图4是本发明机身的前视图；

图5是本发明太阳能柔性电池板在机身的设置结构示意图；

图6是本发明太阳能柔性电池板在机翼的设置结构示意图；

图7是本发明机臂、尾翼结构与太阳能柔性电池板在尾翼的设置结构示意图；

图8是本发明地面/舰面起降时机翼折叠构型的结构示意图；

图9是本发明水面起降时机翼折叠构型的结构示意图；

图10是本发明供电控制系统原理图；

图11是本发明翼尖小翼的结构示意图；

图12是本发明翼尖小翼侧视结构示意图；

图13是本发明翼尖小翼剖视结构示意图。

附图标记说明：

1、机身；11、载荷舱；12、巡航用螺旋桨；13、整流罩；14、V型机底；2、机翼；21、内段机翼；22、外段机翼；23、副翼；24、翼尖小翼；241、前缘贝塞尔曲线；242、后缘贝塞尔曲线；243、最大厚度贝塞尔曲线；244、腹板；245、密封空腔；3、机臂；4、尾翼；41、水平尾翼；411、升降舵；42、垂直尾翼；421、方向舵；422、端部浮筒；5、螺旋桨；6、太阳能柔性电池板；71、控制器；72、电池；73、充电器；74、电子调速器；75、其他负载；76、升压镇流器；77、螺旋桨电机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

为了实现上述目的，本发明提供一下具体实施方式：

实施例1：一种太阳能动力的水陆两栖迁徙探潜无人机，包括机身1、机翼2、螺旋桨5、太阳能柔性电池板6，电池72，还包括在机身1两侧的机翼2上设有的一对与机身1轴线相平行的机臂3，同时，机臂3固连在机翼2上方，机臂3与机翼2的连接位置位于机翼2半展长的15-20％处；在机臂3末端设有尾翼4；螺旋桨5以及用于驱动螺旋桨5的电机成对安装在机臂3上，用于无人机整机的垂直起降；在机身1的尾部设有巡航用螺旋桨12；

机身1包括上、下整流罩13及由上、下整流罩13围成的密封载荷舱11，机身1的上半部整流罩13表面为流线型，机身1的底部具有V型机底14；太阳能柔性电池板6铺设在机身1流线型表面上；

机翼2包括内段机翼21，内段机翼21的一端安装在机身1上，内段机翼21的另一端依次连接有外段机翼22和翼尖小翼24；太阳能柔性电池板6铺设在内段机翼21和外段机翼22上；

还包括电池，电池设在机身1的密封腔内，电池分别与太阳能柔性电池板6和电机电连接，太阳能柔性电池板6的总共铺设面积占全机浸湿面积的15-17％；太阳能柔性电池板6用于将太阳能转化为电能并储存在电池中，电池又将电能提供至电机，从而驱动螺旋桨5和巡航螺旋桨12工作。

机身1的V型机底的宽高比为3-5，用于无人机在水面垂直降落或者滑翔迫降时，将水向船底两侧排开，降低水面冲击，提高无人机的触水下降率、漂浮稳定性和水面航行稳定性；

机身1总长为1-2m，最大宽度为0.5-0.6m，最大高度为小于0.5m；在机身1流线型表面上铺设的太阳能柔性电池板6的铺设面积占机身浸湿面积的5-9％。

机翼2为中单翼，内段机翼21插入机身1后部预留开口区域并固连；机翼2的展弦比为15-20；

巡航构型下除翼尖小翼24外无上反角、无前缘后掠角。

内段机翼21俯视投影轮廓为梯形，内段机翼21长度为机翼2半展长的50-55％，翼根弦长0.50-0.60m，端部弦长0.50-0.55m，平均气动弦长为0.4-0.5m；

布置在内段机翼21表面上的太阳能柔性电池板6设置面积占内段机翼21浸湿面积的35-40％。

外段机翼22俯视投影轮廓为梯形，外段机翼22的长度为机翼2半展长的30-35％，根部弦长为0.45-0.50m，且根部弦长与内段机翼21的端部弦长相等；外段机翼22根部通过机翼折叠作动机构与内段机翼21的端部相连，用于使外段机翼22在无人机充电待机时或在地面、舰面起降时进行折叠；

外段机翼22的机翼后缘布置有外段机翼全展长副翼23，副翼23的根部弦长为外段机翼22根部弦长的25-30％，副翼23的端部弦长为外段机翼22端部弦长的25-27％；

在外段机翼22上表面布置的太阳能柔性电池板6的铺设面积占外段机翼22浸湿面积的45％-47％，在副翼23上表面布置的太阳能柔性电池板6的铺设面积占副翼23浸湿面积的47％-50％。

翼尖小翼24的长度为机翼2半展长的10-15％，翼尖小翼24的根部与外段机翼22的端部固连；

翼尖小翼24具有由碳纤维和泡沫夹芯复合材料制成的硬质外壳，在硬质壳体内设有密封空腔245，在密封空腔245内的整机高度方向上设有用于提高翼尖小翼24强度和刚度的腹板244，且腹板244将密封空腔245分隔为多个，翼尖小翼24用于无人机在空中飞行时，改善机翼2的升力延展向分布、降低诱导阻力，还用于无人机在水面垂直降落或者滑翔迫降时产生浮力；

翼尖小翼24密封空腔245的体积为0.02-0.03立方米，提供的浮力为全机浮力的18-21％，用于保证无人机在水面摇晃时提供恢复力矩；

翼尖小翼24外形与体积通过前缘贝塞尔曲线241，后缘贝塞尔曲线242和最大厚度贝塞尔曲线243以及翼尖小翼24的根部与梢部翼型控制，翼尖小翼24的根部弦长与外段机翼22的端部弦长相等，翼尖小翼24的前缘和后缘与外段机翼22的前、后缘相切以保证光滑过渡，翼尖小翼24的前缘后掠角从根部到梢部方向以40°-50°角光滑过渡，上反角从根部到梢部方向以33°-37°角光滑过渡。

螺旋桨5为多旋翼螺旋桨，两个为一组的竖直布置在机臂3上，且转向相反；每个螺旋桨5的直径为25-32英寸；驱动螺旋桨5的电机功率为3.7-4.3kw，单个电机与螺旋桨5的总重为7-8kg；

巡航用螺旋桨12每个桨叶长为20-24英寸，电机功率为3.3-3.8kw。

尾翼4为H型尾翼，包括：水平尾翼41和垂直尾翼42，水平尾翼41与机翼2平行设置，且在水平尾翼41的后方设有升降舵411；水平尾翼41为矩形，展弦比为4.5-5，使用最大厚度为8-12％的对称翼型；升降舵411的面积与水平尾翼41面积之比为0.35-0.4；

垂直尾翼42设置在机臂3上，并与水平尾翼41相垂直设置，在垂直尾翼42的后端设有方向舵421，且在垂直尾翼42的底端设有浮筒422，浮筒422提供的浮力占全机浮力的0.3％-1％，主要用途是提供稳定力矩；垂直尾翼42的前缘后掠角为30-40°，根部弦长为0.38-0.42m，尖部弦长为0.18-0.22m，展长为0.25-0.3m，使用最大厚度为8-10％的对称翼型；方向舵421与垂直尾翼42的相对面积为0.22-0.26；

在水平尾翼41及升降舵411上布置有太阳能柔性电池板6，面积占水平尾翼41浸湿面积的47％-50％。

还包括设置在载荷舱11内的供电系统，供电系统包括：供电用控制器71，太阳能柔性电池板6通过升压镇流器76与供电用控制器71输入端电连接，供电用控制器71的一个输出端通过充电器73与电池72电连接，供电用控制器71的另一个输出端通过电子调速器74与螺旋桨电机77电连接，同时与飞控装置75和其他负载电连接，电池72也通过电子调速器74与螺旋桨电机77电连接，同时也和飞控装置75和其他负载电连接，用于为螺旋桨电机77和飞控装置75和其他负载供电，螺旋桨电机77包括巡航用螺旋桨12和螺旋桨5的电机；

供电用控制器71用于根据实时太阳能柔性电池板6的发电量、电机和螺旋桨5、巡航螺旋桨12及其他负载75的耗电情况，判断太阳能柔性电池板6产生的电能供应电池72充电或供应螺旋桨电机77或直接供应至其他负载75，并控制太阳能柔性电池板6所转换的电能始终不能超过负载所需；

具体还包括在电池未充满时，供电用控制器71将太阳能柔性电池板6转化的电能通过充电器73对电池72进行充电；在电池72充满且发电功率大于负载所需功率之和时，将电能分别供给与电机和螺旋桨5、巡航螺旋桨12及其他负载75；

飞控装置75与升降舵411、副翼23、方向舵421及机翼折叠作动机构的驱动机构电连接，飞控装置75用于控制无人机在空中的俯仰、横向、航向姿态和在无人机水面时的航向。

本发明提供的一种太阳能动力的水陆两栖迁徙探潜无人机设计方案，包括机身1、机翼2、机臂3、尾翼4；无人机的总长度为3.25m-3.50m、总高度为5.61m、翼展为8.02m。

如图5-7所示，机身1底部采用类似于舰船的宽高比为3的“V型”船身式机身，在水面垂直降落时水面被“V型”船底分割向两侧排开，从而降低了水面冲击对于机身结构的影响，允许更高的触水下降率；同时提供了更强的漂浮稳定性和水面航行稳定性。机身上半部分为常规的椭圆形非增压机身。机身1由载荷舱、V形船底，以及动力系统整流罩组成，图中的机身1总长为1.55m，最大宽度为0.55m，最大高度为0.39m，上表面铺设18块高柔性太阳能柔性电池板。

如图1所示，大展弦比的机翼2由内段机翼21、外段机翼22和翼尖小翼24组成，所采用的高升力翼型在巡航状态升力系数不小于0.5，最大升力系数不小于1.5，机翼无气动和几何扭转。机翼2为中单翼，内段机翼21插入机身后部预留开口区域并固连；大展弦比机翼2的展弦比为16.32、巡航构型下除翼尖小翼外上反角为0°、前缘后掠角为0°。

内段机翼21俯视投影轮廓为梯形，长度为机翼2半展长的51％，翼根弦长0.55m，端部弦长0.52m，内段机翼21上表面布置有114块半柔性太阳能发电板，无可动舵面；内段机翼21在靠近端部处布置有机翼折叠作动机构，机翼折叠作动机构可以是蜗轮蜗杆机翼折叠作动机构。

外段机翼22俯视投影轮廓为梯形，长度为机翼2半展长的34％，根部弦长0.52m，端部弦长0.50m，根部通过折叠机构与内段机翼21的端部相连。每个外段机翼22上表面布置有33片高柔性太阳能板。外段机翼后缘布置有全展长副翼23，副翼23根部弦长为外段机翼根部弦长的29％，端部弦长为外段机翼端部弦长的26％，面积为外段机翼的27.5％，每个副翼上表面布置有11块高柔性太阳能柔性电池板

翼尖小翼24如图11、图12和图13所示，长度为机翼2半展长的15％，翼尖小翼24具有由碳纤维和泡沫夹芯复合材料制成的硬质外壳，在硬质壳体内设有密封空腔245，在密封空腔内的整机高度方向上设有用于提高翼尖小翼24强度和刚度的腹板244，且腹板244将密封空腔245分隔为多个，翼尖小翼24用于无人机在空中飞行时，改善机翼2的升力延展向分布、降低诱导阻力，还用于无人机在水面垂直降落或者滑翔迫降时产生浮力；翼尖小翼24密封空腔245的体积为0.036m

无人机的动力系统分为垂直起降部分和水平飞行部分。均使用电池72作为储能介质，经过电子调速器74，电机，最后将功率传递至螺旋桨5。垂直起降部分采用8个电机和多旋翼专用螺旋桨5，每两个为一组，竖直布置于机臂3，机臂3固连在机翼2上方，连接位置位于机翼2半展长的18％处，螺旋桨5转向相反，在垂直起降阶段控制逻辑等同于四旋翼飞行器。水平飞行的动力部分由电机驱动一个可变距三叶桨组成，布置与机身后方，可变距三叶桨即为巡航用螺旋桨12。

本发明无人机能源系统由太阳能电池阵、电池72及能源控制系统组成，使用高效、超薄、超轻、高柔性的晶硅太阳能柔性电池板6。电池72使用高能量密度的锂聚合物电池。能源系统控制采用将电池72作为储能元件，太阳能柔性电池板6产出的电被存入电池，供应给所需设备。在锂电池完成充电后，太阳能板产出电流经过稳压后可直接向设备供应。

无人机在飞行，待机阶段，在合适的光照下均持续将太阳能转化为电能并加以储存，在储能满足下一次任务需求后即可自主执行下一次任务。该作业模式以候鸟作为仿生对象，达到迁徙作业的设计目的。

在一个具体的实施例中，无人机在垂直起降时动力来自于8个悬停电动螺旋桨，每个直径为30英寸，每个电机最大功率4kw，电机与螺旋桨总重7.2kg，平飞采用一个可变距三叶螺旋桨，每个桨叶长22英寸，电机最大功率3.5kw。太阳能柔性电池板总共铺设4.1平方米，储能电池采用能量密度250wh/kg的锂聚合物电池。

如图1、图2、图7所示，“H型”尾翼4的具体结构为：带升降舵411的水平尾翼41以及带方向舵421和端部浮筒422的垂直尾翼42。平尾41为矩形、无后掠、无上反、无扭转；展弦比为4.8；平尾采用最大厚度为12％的NACA0012翼型，为了配平力矩，水平尾翼提供有2°正安装角；升降舵411的面积与平尾面积之比为0.4。垂尾包括垂尾42以及用于提供浮力和漂浮稳定性的端部浮筒422；垂尾前缘后掠角35°、投影面积为0.085㎡、根部弦长0.4m、尖部弦长0.2m、展长0.28m；垂直尾翼42采用最大厚度为10％的NACA对称翼型；方向舵421相对面积为0.24。水平尾翼41及升降舵411上布置有23块高柔性太阳能柔性电池板6。

实施例2：本发明还提供一种太阳能动力的水陆两栖迁徙探潜无人机的工作方法，

在迁徙探潜任务过程中，无人机能量减少需要着陆于地面、舰船或着陆并漂浮在水面上进行充电、待机或执行任务，无人机的供电用控制器71控制太阳能柔性电池板6为电池72充电，电池72充电完成后，飞控装置75控制无人机继续执行起飞任务；

无人机停放于舰船甲板或陆地，在执行垂直起飞任务时，满足安全离地间隙后，被折叠的外段机翼22和翼尖小翼24通过机翼折叠作动机构展开，展开完成后，外段机翼22和内段机翼21的上反角均为零度，螺旋桨5带动无人机的垂直起降在到达安全高度后调整姿态使无人机有平飞方向的加速度，飞控装置75控制逐渐降低螺旋桨5的电机功率，同时，飞控装置75控制巡航用螺旋桨12启动并增加巡航用螺旋桨12的电机功率，直到无人机达到安全速度后，无人机以固定翼飞机模式控制和飞行，即飞控装置75通过控制巡航用螺旋桨12及其电机从而控制无人机的推力，同时飞控装置75通过控制升降舵411实现无人机的俯仰姿态、通过控制副翼23实现无人机的横向姿态、通过控制方向舵421实现控制飞行器的航向姿态；

无人机在水上执行起飞任务时，飞控装置75控制电机和螺旋桨5启动无人机的垂直起降；在无人机垂直起飞的爬升高度满足安全离地间隙后，飞控装置75控制机翼折叠作动机构将折叠的外段机翼22和翼尖小翼24展开，展开完成后，外段机翼22和内段机翼21的上反角均为零度，螺旋桨5带动无人机的垂直起降在到达安全高度后调整姿态使无人机有平飞方向的加速度，飞控装置75控制逐渐降低螺旋桨5的电机功率，同时，飞控装置75控制巡航用螺旋桨12启动并增加巡航用螺旋桨12的电机功率，直到无人机达到安全速度后，全机以固定翼飞机模式控制和飞行；

还包括在迁徙探潜任务过程中，无人机在舰船甲板或陆地或水面垂直降落和水面滑翔降落的工作方法：

无人机在舰船甲板或陆地垂直降落时，外段机翼22和翼尖小翼24通过机翼折叠作动机构折叠，折叠完成后，外段机翼22的下反角为179.5°-178.7°，折叠后满足外段机翼22和翼尖小翼24不干涉机身1，且不超出机身1与端部浮筒422所组成的平面，满足V型机底14和端部浮筒422作为地面停放时的触地点，并在折叠状态下，飞控装置75控制螺旋桨5使无人机垂直落地；

无人机在水面垂直降落时，无人机需要在水面垂直降落补充能量时，外段机翼22和翼尖小翼24通过机翼折叠作动机构折叠，折叠完成后，外段机翼22的下反角为8°-9°，折叠后满足翼尖小翼24接触到水面，与尾翼端部浮筒422和机身1共同为无人机提供浮力，并在折叠状态下，飞控装置75控制螺旋桨5使无人机垂直着陆于水面；

在迁徙探潜任务过程中，无人机耗尽能源无法完成水面垂直降落，需要滑翔迫降时，无人机在离水面高度1-3米时，无人机保持固定翼飞机模式，以5-10°的俯仰姿态角，0°的偏航和滚转角滑翔触水；位于垂直尾翼的端部浮筒422和垂直尾翼42首先触水，随后V型机底14和翼尖小翼24触水，无人机受到水面减速作用减速，同时，外段机翼22和翼尖小翼24通过机翼折叠作动机构折叠在内段机翼21下方，折叠完成后，外段机翼22的下反角为8°-9°，且在折叠后满足翼尖小翼24接触到水面，与尾翼端部浮筒422和机身1共同为无人机提供浮力；此时，无人机进入水面漂浮状态；

无人机在水面漂浮状态时，无人机在水面上低速航行机动，使用方向舵421作为航向控制面，飞控装置75控制巡航用螺旋桨12进行推进，防止洋流带无人机离开待机区域。

如图8所示，在一个具体的实施例中，无人机停放于舰船甲板或陆地，在执行任务垂直起飞时，满足安全离地间隙后，被折叠的外段机翼和翼尖通过折叠机构展开至如图1所示的位置。

如图9所示，无人机执行水上着陆任务时，外段机翼22和翼尖小翼24通过折叠机构折叠至如图9所示位置，以一定下降率安全降落于水面上并漂浮充电/待机/执行任务。此时，如果需要在水面上低速航行，可以使用方向舵作为航向控制面，水平飞行动力系统兼作为推进装置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。