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CN106741904A - 一种复合无人飞行器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无人机领域，公开了一种复合无人飞行器，包括机身，安装在机身上的空心轴以及套设在空心轴内且与其同轴心的小主轴，所述小主轴上连接有上旋翼，所述空心轴上连接有下旋翼，所述空心轴和小主轴同时由位于机身内的驱动机构驱动反向转动，所述上旋翼桨距固定，下旋翼桨距可调，所述机身上对称设有若干小旋翼，所述小旋翼通过电机带动旋转，所述驱动机构以及电机均连接于控制机构。本发明通过在机身上对称设有若干小旋翼，在上旋翼和下旋翼之间产生扭矩力差时，可以通过小旋翼的转动，来抵消上旋翼和下旋翼之间产生的扭矩力差，使得飞行器能够正常飞行。

Description

一种复合无人飞行器
技术领域
本发明涉及无人机相关技术领域，尤其涉及一种复合无人飞行器。
背景技术
随着无人机技术的发展，尤其是旋翼机技术的快速发展，其应用面越来越广，在民用领域及军用领域均体现出不可或缺的重要性。当前几种无人旋翼机包括单旋翼(即直升机)、共轴反桨直升机以及多旋翼，其中共轴反桨直升机如俄罗斯的“卡-50直升机”，其工作原理是下旋翼的轴为空心轴，上旋翼的轴同轴心的从空心轴中穿过，双层旋翼直径大小相同并且均可通过桨距调节机构调节至相同的桨距，再通过伞齿轮驱动上下两个从动齿轮，带动上下旋翼以相反的转动方向旋转，两个旋转方向相反其他条件相同的旋翼刚好可以相互抵消反扭力矩，因而不需要尾管及尾桨。这种设计一定程度上提升了无人机动力性能，简化了尾部设计，但是该种设计操控复杂，而且其需要上下旋翼保持高度一致性，即直径、桨距均需完全相同，这样上下旋翼才能够相互抵消反扭力矩，进而使共轴反桨直升机顺利飞行，一旦出现直径或者桨距的不同时，上下旋翼就无法相互抵消反扭力矩，导致共轴反桨直升机失控无法正常飞行。
而且，上述共轴反桨直升机的上下旋翼均设置有桨距调节机构，在进行桨距调节时，为了平衡扭矩力，需要同步操作桨距调节机构，这就导致控制过程过于复杂，用户操控不易。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合无人飞行器，以解决现有无人机存在的上述问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种复合无人飞行器，包括机身，安装在机身上的空心轴以及套设在空心轴内且与其同轴心的小主轴，所述小主轴上连接有上旋翼，所述空心轴上连接有下旋翼，所述空心轴和小主轴同时由位于机身内的驱动机构驱动反向转动，所述上旋翼桨距固定，下旋翼桨距可调，所述机身上对称设有若干小旋翼，所述小旋翼通过电机带动旋转，所述驱动机构以及电机均连接于控制机构。
作为优选，所述上旋翼的直径小于下旋翼的直径。
作为优选，所述下旋翼连接有桨距调节机构，所述桨距调节机构连接于所述控制机构。
作为优选，所述驱动机构包括连接于控制机构的油动发动机，以及由所述油动发动机驱动的主动伞齿轮，所述主动伞齿轮啮合有分别固接于空心轴和小主轴且上下设置的从动伞齿轮。
作为优选，所述机身内设有供电电源，所述供电电源连接于所述电机。
作为优选，所述机身内安装有发电机，所述发电机通过第一伞齿轮啮合两个从动伞齿轮，用于向供电电源充电。
作为优选，所述机身周向设置有若干支撑臂，所述电机安装在所述支撑臂上，且输出端连接所述小旋翼。
作为优选，所述小旋翼设置有6个，对称的设置在所述机身的周向。
作为优选，所述控制机构包括远程遥控器以及与远程遥控器通信连接且位于机身内部的电路板，所述电路板分别连接于所述驱动机构、桨距调节机构以及电机。
作为优选，所述空心轴上套设有倾斜盘。
本发明通过在机身上对称设有若干小旋翼，在上旋翼和下旋翼之间产生扭矩力差时，可以通过小旋翼的转动，来抵消上旋翼和下旋翼之间产生的扭矩力差，使得飞行器正常飞行。而且只有下旋翼连接桨距调节机构，上旋翼固定连接于小主轴，在飞行器飞行需要调节桨距时，通过小旋翼的配合，本发明只需要控制下旋翼的桨距即可，不须考虑控制上旋翼的桨距，简化了传统共轴反桨设计的操作难度，用户操控起来更加容易。
附图说明
图1是本发明复合无人飞行器的立体结构示意图；
图2是本发明复合无人飞行器(隐藏机身和小旋翼)的侧视图；
图3是本发明复合无人飞行器(隐藏机身)的分解示意图。
图中：
1、机身；2、空心轴；3、小主轴；4、上旋翼；5、下旋翼；6、驱动机构；7、小旋翼；8、电机；9、供电电源；10、发电机；20、倾斜盘；11、支撑臂；61、油动发动机；62、主动伞齿轮；63、从动伞齿轮；64、第一伞齿轮；65、皮带。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明提供一种复合无人飞行器，如图1-3所示，该复合无人飞行器包括机身1，在机身1的中间位置处穿设有小主轴3以及套设在小主轴3外的空心轴2，该空心轴2和小主轴3同轴心设置。上述小主轴3和空心轴2同时由位于机身1内部的驱动机构6驱动同步转动，且小主轴3和空心轴2的转动方向相反。在小主轴3上安装有上旋翼4，并由该小主轴3带动上旋翼4旋转，该上旋翼4桨距固定不可调；在空心轴2上安装有下旋翼5，该下旋翼5桨距可调，并且可由该空心轴2带动旋转。通过上旋翼4和下旋翼5的反向旋转，实现该飞行器的飞行。
可参照图2，上述驱动机构6包括油动发动机61，以及固接在油动发动机61输出端的主动伞齿轮62，该主动伞齿轮62啮合有分别固接于空心轴2和小主轴3且上下设置的从动伞齿轮63。上述油动发动机61连接有控制机构(图中未示出)，通过控制机构控制油动发动机61的运行，随后由油动发动机61驱动主动伞齿轮62转动，进而由主动伞齿轮62驱动与其啮合的两个从动伞齿轮63以相反的方向同步转动，也就使得小主轴3和空心轴2分别带动上旋翼4和下旋翼5以相反的方向同步转动，实现飞行器的飞行。需要说明的是，本实施例中，上述油动发动机61也可以通过皮带65带动主动伞齿轮62转动(图3所示)。
在本实施例中，上述上旋翼4的直径小于下旋翼5的直径，从而使得下旋翼5直径大于上旋翼4的下洗气流区，避免了现有共轴反桨类无人机上下旋翼5直径相同导致的气流相互影响，提升了飞行器的动力性能。
本实施例中，上述下旋翼5连接有桨距调节机构(图中未示出)，该桨距调节机构用于调节下旋翼5的桨距。具体的，本实施例的桨距是指桨叶角，也就是旋翼桨叶与旋转平面的倾角，在一定范围内，桨叶角越大，桨叶的迎风面越大，产生的升力越大，扭矩力也就越大，通过该桨叶角的变化，能够增加或减下旋翼5产生的推力或拉力，从而实现飞行器航向的控制。上述桨距调节机构为现有技术，故在此不对其结构进行赘述，只要能够实现下旋翼5桨距调节的结构，均可以认为是桨距调节机构。
本实施例中，由于上旋翼4固定安装在小主轴3上(也就是上旋翼4的桨距固定)，下旋翼5桨距可调，而且上旋翼4的直径小于下旋翼5的直径，此时必然会导致上旋翼4和下旋翼5产生的扭矩力不同，存在扭矩力差的情况，此时，为了抵消扭矩力差，更好的实现飞行器的平衡，本实施例在机身1周向上对称设有若干支撑臂11，在每个支撑臂11上均设置有电机8，每个电机8均连接于控制机构，且每个电机8的输出端均连接有小旋翼7，并驱动该小旋翼7旋转。通过设置小旋翼7，当出现扭矩力差的时候，可以通过小旋翼7的旋转来平衡上旋翼4和下旋翼5产生的扭矩力差，进而实现飞行器的顺利飞行。
本实施例中，上述小旋翼7优选的设置有6个，且上述6个小旋翼7同时旋转，通过控制每个小旋翼7的转速差，既为飞行器提供了升力，协助下旋翼5控制了方向，又可以平衡上旋翼4和下旋翼5之间的扭矩力差。
据统计，无人机事故原因大多是油动发动机61故障使旋翼失去动力，不受控制从而造成坠机事故。而本实施例的上述小旋翼7的设置，在油动发动机61失效导致上旋翼4和下旋翼5失去动力时，可以通过电机8驱动小旋翼7旋转，辅助飞行器安全降落，避免现有的无人机上旋翼4和下旋翼5失去动力时，因失控导致无人机坠毁或伤及地面建筑和人群。
本实施例中，上述小旋翼7水平设置或者相对于水平面呈夹角设置，具体可根据需要设置，以便更好的实现飞行器性能的提升。
可参照图2，在机身1内设有供电电源9，上述供电电源9连接于电机8，用于对电机8进行供电。更为优选的，在机身1内安装有发电机10，该发电机10通过第一伞齿轮64啮合两个从动伞齿轮63，将油动发动机61产生的动能转化为电能，输送给供电电源9，此时供电电源9给电机8提供电能的同时，还可以将多余的电能储存，以待使用。
上述控制机构包括远程遥控器(图中未示出)以及与远程遥控器通信连接且位于机身1内部的电路板(图中未示出)，该电路板分别连接于上述驱动机构6、桨距调节机构以及电机8。通过远程遥控器来遥控飞行器的两套自驾系统(即上旋翼4和下旋翼5的转动，以及小旋翼7的转动)，能够使得两套自驾系统相互独立，工作中又可以相互协调辅助。
本实施例中，在空心轴2上套设有倾斜盘20，该倾斜盘20可配合上述小旋翼7，来更好的控制所述复合无人飞行器的飞行方向，由于倾斜盘20为现有的结构，在此不再赘述。
本实施例的复合无人飞行器，通过在机身1上对称设有若干小旋翼7，在上旋翼4和下旋翼5之间产生扭矩力差时，可以通过小旋翼7的转动，来抵消上旋翼4和下旋翼5之间产生的扭矩力差，使得飞行器正常飞行。
通过只在下旋翼5处设置桨距调节机构，而将上旋翼4桨距固定，在无人机飞行需要调节下旋翼5的桨距时，可通过小旋翼7的配合，平衡桨距调节带来的扭矩力差，以使得无人机正常飞行，而且本实施例只需要控制下旋翼5的桨距即可，不须考虑控制上旋翼4的桨距，简化了传统共轴反桨设计的操作难度，用户操控起来更加容易。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合无人飞行器，其特征在于，包括机身(1)，安装在机身(1)上的空心轴(2)以及套设在空心轴(2)内且与其同轴心的小主轴(3)，所述小主轴(3)上连接有上旋翼(4)，所述空心轴(2)上连接有下旋翼(5)，所述空心轴(2)和小主轴(3)同时由位于机身(1)内的驱动机构(6)驱动反向转动，所述上旋翼(4)桨距固定，下旋翼(5)桨距可调，所述机身(1)上对称设有若干小旋翼(7)，所述小旋翼(7)通过电机(8)带动旋转，所述驱动机构(6)以及电机(8)均连接于控制机构。
2.根据权利要求1所述的复合无人飞行器，其特征在于，所述上旋翼(4)的直径小于下旋翼(5)的直径。
3.根据权利要求1所述的复合无人飞行器，其特征在于，所述下旋翼(5)连接有桨距调节机构，所述桨距调节机构连接于所述控制机构。
4.根据权利要求1所述的复合无人飞行器，其特征在于，所述驱动机构(6)包括连接于控制机构的油动发动机(61)，以及由所述油动发动机(61)驱动的主动伞齿轮(62)，所述主动伞齿轮(62)啮合有分别固接于空心轴(2)和小主轴(3)且上下设置的从动伞齿轮(63)。
5.根据权利要求1所述的复合无人飞行器，其特征在于，所述机身(1)内设有供电电源(9)，所述供电电源(9)连接于所述电机(8)。
6.根据权利要求5所述的复合无人飞行器，其特征在于，所述机身(1)内安装有发电机(10)，所述发电机(10)通过第一伞齿轮(64)啮合两个从动伞齿轮(63)，用于向供电电源(9)充电。
7.根据权利要求1所述的复合无人飞行器，其特征在于，所述机身(1)周向设置有若干支撑臂(11)，所述电机(8)安装在所述支撑臂(11)上，且输出端连接所述小旋翼(7)。
8.根据权利要求1所述的复合无人飞行器，其特征在于，所述小旋翼(7)设置有6个，对称的设置在所述机身(1)的周向。
9.根据权利要求3所述的复合无人飞行器，其特征在于，所述控制机构包括远程遥控器以及与远程遥控器通信连接且位于机身(1)内部的电路板，所述电路板分别连接于所述驱动机构(6)、桨距调节机构以及电机(8)。
10.根据权利要求1所述的复合无人飞行器，其特征在于，所述空心轴(2)上套设有倾斜盘(20)。
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