本文主要是开展既能在水下潜行，又能在水面航行，还能在空中飞行[6]的三栖艇概念设计及关键性能分析。

1。2 国内外发展现状

1。3 存在的问题

设计要解决的关键问题来源于三栖艇所要实现的功能，三栖艇要想具备飞机和潜艇各自的优点于一身，就必须解决这两者在设计过程中存在矛盾的方面，而这些设计矛盾都是由于飞机和潜艇这两者所处介质的性质差异造成的，也就是空气和水性质的差异造成的。下面列出了设计过程中存在的问题：

第一个是要解决三栖艇艇壳强度的矛盾。在设计飞行器时，要考虑到尽量减轻飞行器的重量，使得更易实现起飞功能减少油耗，因而机壳会做得很薄；而在设计潜艇时，要考虑到抵抗水下的巨大水压，因而艇壳会做得很厚，而且下潜深度越深，水压会越大。三栖艇要想具备飞机和潜艇的优势就必须解决这两者外壳一薄一厚的矛盾。

第二个是要设计出合适的三栖艇外形。由于三栖艇即要在空中飞行又要在水下潜行，而空气和水的密度相差太大，因此适合空中的最优艇体外形不一定适合水下，适合水下的最优艇体外形不一定适合空中，要想设计出在三种航态下均优异的外形相当困难。

第三个是要考虑机翼产生的阻力问题。为了保证起飞功能的实现，一般飞机的机翼都做得很大，而三栖艇除了具有起飞功能外还有下潜的要求，如何解决大的机翼在水下产生的阻力问题是我们必须考虑的。

第四个是水下和空中动力装置的矛盾问题。空中的飞行器一般是使用空气发动机；而潜艇在水下航行时由于缺乏氧气，因而不能不采取任何措施不加改进直接使用空气发动机。故动力装置问题也是我们必须解决的。

1。4 主要研究内容

本文的主要目的是设计出一种结合飞机飞行能力和潜艇潜水能力于一身的新型航行器。为了实现这一目的本文进行的主要研究有，首先进行了三栖艇总体设计，根据不同航态下阻力优化的重要程度设计出三栖艇外形，解决了外形方面的矛盾；进行了机翼的设计，通过折叠机翼的方法解决了大的机翼在水下产生的阻力影响水下航速的问题；进行了动力系统的设计，通过采用燃油-电池混合动力推进的方法解决了动力系统方面的矛盾；进行了总布置设计，通过使用新材料解决了外壳厚度之间的矛盾，最终得到了总布置方案；另外采用流体分析软件FINE/Marine进行阻力计算，分别分析了空中，水下和水面的阻力性能；最后利用水动力分析软件HydroSTAR进行了水面耐波性分析，确定了耐波性最佳的重心高度。

第二章 三栖艇总体设计

三栖艇是一种既能在空中飞行又能在水下潜行的新型航行器，它集合了飞机的快速性与潜艇的隐蔽性。本章主要是进行三栖艇的总体设计，包括总体方案的选择，动力系统与外形的设计以及总布置设计。解决了设计三栖艇要考虑的几个问题：通过选择新型材料解决了三栖艇艇壳强度的矛盾；通过考虑不同航态下阻力大小的重要程度解决了外形设计的矛盾；通过将机翼折叠解决了机翼在水下产生较大阻力的问题；通过采用两套动力系统解决了动力装置的问题。下表列出了三栖艇的技术指标。

表2。1 设计指标

三栖艇技术指标

总长（m） 总宽 （m） 高度（m） 起飞重量（kg） 空中巡航速度（kn）