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摘要
同时具备空中和水中运行模式的水空两栖无人机(AquaUAVs)可应用于民用和军事领域,如海洋环境调查、岛礁巡逻监测等,其具备着广阔发展空间。为了实现从水下运载平台的装载和发射,本文提出了一种两栖无人机——代号为ABDragon,它拥有三种工作模式:浅海海底潜伏、水面漂浮和空中飞行。首先,在总体设计方面,ABDragon采用了共轴动力以及大长细比旋成体布局以及模块化舱室设计;通过设置一个深度控制舱从而调整重力与浮力之间的关系,进而实现水中的下潜、上浮;通过合理布局舱室位置进而获得系统的水动力学稳定性,进而保证水中下潜、漂浮全过程中的姿态稳定性。其次,完成了飞行动力学的建模和水中稳定性的分析,并且基于L1自适应控制方法设计了飞行控制律。最终,制造一个原理样机并进行了包括下潜-上浮、空中飞行、跨介质等多模态验证,试验验证了ABDragon可以在2秒内完成跨域运行过程,其飞行高度控制精度为8 cm,角度控制精度为1°,并且在水中运行全过程中均能保持稳定竖直的姿态,验证了设计的有效性。
- 单位
