一种火星飞行器

本发明涉及飞行器，特别是涉及一种火星飞行器。

背景技术：

1、人类已于近年来实现了多次火星探测器的成功着陆，获取了大量关于火星大气及地表环境的信息。根据美国着陆探测器返回的信息可知：火星地表坑化严重、地貌复杂多变，导致火星车的行动受限，无法完成深入探测任务。但火星上存在着微薄的大气和少量水蒸气，使火星飞行器参与完成火星探测任务具备可行性。

2、使用火星飞行器对火星实施探索具有以下几点优点：

3、(1)火星飞行器相对于轨道卫星有更强的近地表能力，可以减少火星车面临的跨越障碍的挑战；

4、(2)火星飞行器可以抵达火星车无法抵达的危险区域，可以对火星上的火山口底部和周围壁面进行较为清晰的观测；

5、(3)火星飞行器有很强的火星地形测绘和地层学的调查能力，可以通过数十乃至数百公里的层状沉积层进行成像和采样；

6、(4)可以完成轨道卫星无法完成的火星地表采样并返回的任务。

7、然而目前已有的火星飞行器，如专利cn116495223a中公开了一种利用太阳能的吸气式电推进无人机，其为固定翼飞行器，而固定翼式火星飞机则需要较长的跑道来达到足够的起飞速度，且对跑道的平坦度有较高的要求，然而火星地表坑化严重、地貌复杂多变，因此在火星上不具有实际应用性；专cn115367145a中公开了一种电磁驱动调姿共轴式火星飞行器，其仅是小型的单纯包含共轴双旋翼的飞行器，具有可携带探测器少、功能单一基础和不经济实用等缺陷。

8、因此，亟待提供一种火星飞行器，以解决现有技术中所存在的上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种强化火星飞行器，以解决上述现有技术存在的问题，具备在火星高速飞行、垂直起降的能力，在适用于火星复杂地形的同时，实现快速探测。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种火星飞行器，包括机身、机翼、旋翼以及发动机，所述机身的两侧对称设置有所述机翼，所述机翼的翼尖处安装有所述旋翼，所述发动机安装于所述机身的尾部。

4、优选的，所述旋翼包括可收缩旋翼桨叶、驱动电机和短舱，所述驱动电机设置于所述短舱内，用于带动所述可收缩旋翼桨叶转动；其中，当所述可收缩旋翼桨叶处于收缩状态时，收缩进入所述短舱内，当所述可收缩旋翼桨叶处于展开状态时，通过所述驱动电机能够带动所述可收缩旋翼桨叶转动。

5、优选的，所述可收缩旋翼桨叶包括沿其延伸方向依次设置的固定段、折叠段以及多个伸缩段，所述固定段与所述驱动电机固定连接，所述折叠段通过铰接装置与所述固定段转动连接，所述折叠段与最前一所述伸缩段之间以及相邻的所述伸缩段之间通过收缩装置连接。

6、优选的，所述收缩装置包括收缩电机、卷紧装置以及收缩绳，所述卷紧装置安装于所述收缩电机的输出轴上，所述收缩绳缠绕于所述卷紧装置上，且所述收缩绳与下一所述伸缩段连接，通过所述收缩电机带动所述卷紧装置转动，进而带动与所述收缩绳相连接的伸缩段收缩；

7、所述铰接装置包括铰接电机、凸起以及凹槽底座，所述凸起设置在所述固定段的内部，所述凹槽底座设置在所述折叠段的一侧，所述凸起与所述凹槽底座转动连接，且所述凸起能够嵌入进所述凹槽底座内，所述铰接电机用于带动所述凹槽底座转动；当所述凸起嵌入进所述凹槽底座内时，所述固定段的端部与所述折叠段的端部贴合。

8、优选的，所述可收缩旋翼桨叶采用变桨距结构，所述短舱的内壁上还设置有桨叶伸缩放置舱，所述桨叶伸缩放置舱用于放置所述可收缩旋翼桨叶。

9、优选的，所述短舱通过倾转机构与所述机翼连接，通过所述倾转机构能够带动所述旋翼倾转；

10、其中，所述倾转机构包括倾转电机、角度调节输出轴以及旋转轴，所述倾转电机设置于所述机翼内，且所述倾转电机通过角度调节输出轴与所述旋转轴连接，所述旋转轴与所述短舱固定连接且贯穿所述短舱，所述驱动电机固定于所述旋转轴上。

11、优选的，所述旋翼的倾转角度为0°-90°。

12、优选的，所述发动机为锥形火箭发动机，所述锥形火箭发动机的燃料为固体燃料。

13、优选的，所述机身以及所述机翼的上表面还设置有太阳能帆板铺设区域，所述太阳能帆板铺设区域铺设有太阳能帆板，用于为所述火星飞行器供电；

14、所述机身内设置有容纳舱，所述容纳舱用于搭载火星漫游车以及探测物资。

15、优选的，所述机翼和所述机身采用翼身一体化设计。

16、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

17、本发明中机身的两侧对称设置有机翼，机翼的翼尖处安装有旋翼，通过旋翼实现垂直起降，解决现有技术中因火星地表坑化严重、地貌复杂多变，无法完成深入探测任务的问题，通过固定翼的应用使火星飞行器具备快速探测、高速机动性的特性。

技术特征：

1.一种火星飞行器，其特征在于：包括机身、机翼、旋翼以及发动机，所述机身的两侧对称设置有所述机翼，所述机翼的翼尖处安装有所述旋翼，所述发动机安装于所述机身的尾部。

2.根据权利要求1所述的火星飞行器，其特征在于：所述旋翼包括可收缩旋翼桨叶、驱动电机和短舱，所述驱动电机设置于所述短舱内，用于带动所述可收缩旋翼桨叶转动；其中，当所述可收缩旋翼桨叶处于收缩状态时，收缩进入所述短舱内，当所述可收缩旋翼桨叶处于展开状态时，通过所述驱动电机能够带动所述可收缩旋翼桨叶转动。

3.根据权利要求2所述的火星飞行器，其特征在于：所述可收缩旋翼桨叶包括沿其延伸方向依次设置的固定段、折叠段以及多个伸缩段，所述固定段与所述驱动电机固定连接，所述折叠段通过铰接装置与所述固定段转动连接，所述折叠段与最前一所述伸缩段之间以及相邻的所述伸缩段之间通过收缩装置连接。

4.根据权利要求3所述的火星飞行器，其特征在于：所述收缩装置包括收缩电机、卷紧装置以及收缩绳，所述卷紧装置安装于所述收缩电机的输出轴上，所述收缩绳缠绕于所述卷紧装置上，且所述收缩绳与下一所述伸缩段连接，通过所述收缩电机带动所述卷紧装置转动，进而带动与所述收缩绳相连接的伸缩段收缩；

5.根据权利要求2-4任意一项所述的火星飞行器，其特征在于：所述可收缩旋翼桨叶采用变桨距结构，所述短舱的内壁上还设置有桨叶伸缩放置舱，所述桨叶伸缩放置舱用于放置所述可收缩旋翼桨叶。

6.根据权利要求2-4任意一项所述的火星飞行器，其特征在于：所述短舱通过倾转机构与所述机翼连接，通过所述倾转机构能够带动所述旋翼倾转；

7.根据权利要求6所述的火星飞行器，其特征在于：所述旋翼的倾转角度为0°-90°。

8.根据权利要求1所述的火星飞行器，其特征在于：所述发动机为锥形火箭发动机，所述锥形火箭发动机的燃料为固体燃料。

9.根据权利要求1所述的火星飞行器，其特征在于：所述机身以及所述机翼的上表面还设置有太阳能帆板铺设区域，所述太阳能帆板铺设区域铺设有太阳能帆板，用于为所述火星飞行器供电；

10.根据权利要求1所述的火星飞行器，其特征在于：所述机翼和所述机身采用翼身一体化设计。

技术总结
本发明公开了一种火星飞行器，涉及飞行器技术领域，包括机身、机翼、旋翼以及发动机，所述机身的两侧对称设置有所述机翼，所述机翼的翼尖处安装有所述旋翼，所述发动机安装于所述机身的尾部。本发明具备在火星高速飞行、垂直起降的能力，在适用于火星复杂地形的同时，实现快速探测。

技术研发人员：马砾,陈永杰,朱清华,招启军,任斌武,崔壮壮
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12