CN111232206B - 一种定桨距变转速双旋翼纵列式无人直升机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定桨距变转速双旋翼纵列式无人直升机，由机体组件和前后安置于机体上的动力组件和调姿组件构成，调姿组件与动力组件一一对应设置。本发明中螺旋桨的桨距不变，靠调节电机转速改变升力，靠倾转斜盘角度改变姿态，结构简化、重量减轻、废阻减小、成本降低、可靠性提高、维护变简单。

Description

一种定桨距变转速双旋翼纵列式无人直升机

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种定桨距变转速双旋翼纵列式无人直升机。

背景技术

多旋翼无人机结构简单、成本低廉，但载荷和航时一般都比较小，多用于要求不高、近航程的应用场景，如农林植保、影视拍摄等。固定翼无人机气动效率高、续航时间长、飞行速度快，但不能悬停、且需要跑道，多用于远航程应用场景，如地理测绘、电力巡线、森林火检等。无人直升机(指单旋翼尾桨无人直升机，又称常规无人直升机)既能垂直起降(无需跑道)、自由悬停，续航时间和飞行速度又比较适中，可用于中航程应用场景，如孤岛运输、航空物探、救援救灾等。常规无人直升机存在一定短板，如难操控、对飞控和操控人员要求高等；另外，为了增大起飞重量就需要增加旋翼直径，然而当旋翼直径过大时，会引起重量增加、造价提高、贮运场地变大、空间生存能力变差；还有，为了平衡主旋翼衍生的反扭力矩需要设置尾桨，因为尾桨的存在，机械效率低(尾桨损耗约7％～12％)、易受侧风干扰、机身过于狭长、尾部故障率高，且配平过程繁琐、外挂物易受起落架干扰。

双旋翼纵列式直升机的主要优势在于两副旋翼相互抵消反扭矩，不需要尾桨、没有支撑尾桨的尾梁，相同升力时桨叶尺寸小，所以结构相对紧凑，不再有因尾桨引起的故障。其次，两副旋翼沿机体纵轴前后排列，这种形式下机身容积大、允许重心有较大范围的移动，由于无需特殊配平，装载和运输效率很高。再次，由于没有尾桨存在，功率损耗减小、动力相对富裕、抗侧风能力强、载重相对较高。目前，双旋翼纵列式直升机普遍采用全铰接式桨毂和三舵机式倾斜盘，结构复杂、重量大、维护麻烦，没有完全发挥出该机型的优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决背景技术中存在的不足的，无减速机构和变距机构的定桨距变转速双旋翼纵列式无人直升机。

为解决前述遇到的技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种定桨距变转速双旋翼纵列式无人直升机，由机体组件和前后安置于机体上的动力组件和调姿组件构成，调姿组件与动力组件一一对应设置，采用定桨距螺旋桨而非变桨距旋翼，通过调节电机转速改变升力大小，增加或减小电机转速即可实现升降，采用双舵机式斜盘改变整个动力组件朝向、从而实现俯仰、横滚、偏航，而非通过周期变距实现。

所述机体组件包括侧板、加固件、上板、底板、座板和起落架。

所述的机体组件采用板式结构，由两个侧板、一个上板、一个下板、夹在两个侧板中间的五个加固件和两个放置调姿组件的座板构成机体的主框架。

所述的起落架采用滑橇式结构，通过半圆形管夹连接在两端的加固件上。

所述调姿组件包括立柱、鱼眼轴承、斜盘、轴承盖、球头连杆、舵机和舵机座，立柱的一端连接在座板上、另一端插入鱼眼轴承内圈并设有轴用挡圈限位，鱼眼轴承外圈放置在斜盘的轴承座内、并由螺接在斜盘上的轴承盖限位，球头连杆的一端铰接在斜盘上、另一端铰接在舵机摇臂上，舵机安装在螺接于座板底部的舵机座上；

所述的斜盘只用两个舵机在小角度范围内推动倾斜、没有转动和滑动，铰接球头连杆的两个孔的中心线与鱼眼轴承的中心在一个平面上。

所述的舵机安装在螺接于座板底部的舵机座上，左右对称设置。

所述动力组件包括电机、电调、螺旋桨、压桨板和整流罩，电机的一端固定在斜盘上、另一端不经过任何传动机构直接连接螺旋桨，压桨板压在螺旋桨上并通过螺丝将螺旋桨与电机连接，电调安装在座板的底部，整流罩安装在压桨板的上部。

所述的动力组件采用直驱式结构，即电机不经任何传动机构直接连接螺旋桨。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

1)结构简单，无传动机构和变距机构，最少可由20余种、40余个零件组成，成本低、重量轻、可靠性高、维护方便；

2)控制简单，增减电机转速即可实现升降，倾转斜盘角度即可实现俯仰、滚转、偏航；

3)废阻小，零件数量的大幅度减少和采用xoy平面内的立板式机身，都有利于减小空气阻力。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的部件构成示意图。

图3为本发明的机体组件示意图。

图4为本发明的调姿组件和动力组件示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行详细描述。此处所描述的实施例仅用于解释本发明，而非对本发明实施方式的限定。

如图1所示，一种定桨距变转速双旋翼纵列式无人直升机，由机体组件1、动力组件2和调姿组件3构成，调姿组件3与动力组件2一一对应设置。

如图2所示，所述的机体组件1包括两个侧板11、五个加固件12、一个上板13、一个下板14、两个座板15和一副起落架16。两个侧板11、一个上板13、一个下板14、夹在两个侧板中间的五个加固件12和两个放置调姿组件的座板15构成机体的主框架，滑橇式起落架16通过半圆形管夹连接在两端的加固件上12。

如图3所示，所述的侧板11是主承力构件，由五个加固件12将其固连，所述的上板13螺接在上部的两个加固件12上，可放置GPS，所述的下板14螺接在下部的三个加固件12上，可放置电池、飞控、数传电台等，所述的座板15置于侧板11的前后两端，用于安置调姿组件3。

所述的起落架16采用滑橇式结构，通过半圆形管夹连接在两端的加固件上。

如图4所示，所述调姿组件3包括立柱31、鱼眼轴承32、斜盘33、轴承盖34、球头连杆35、舵机36和舵机座37，立柱31的一端连接在座板15上、另一端插入鱼眼轴承的32内圈并设有轴用挡圈限位，鱼眼轴承32的外圈放置在斜盘33的轴承座内、并由螺接在斜盘33上的轴承盖34限位，球头连杆35的一端铰接在斜盘33上、另一端铰接在舵机摇臂上，舵机36安装在螺接于座板底部的舵机座37上；

所述的斜盘33只用两个舵机36在小角度范围内推动倾斜、没有转动和滑动，铰接球头连杆35的两个孔的中心线与鱼眼轴承33的中心在一个平面上。

所述的舵机36安装在螺接于座板底部的舵机座37上，左右对称设置。

如图4所示，所述的动力组件2包括电机21、电调22、螺旋桨23、压桨板24和整流罩25。

所述的电机21的一端固定在斜盘32上、另一端不经过任何传动机构直接连接螺旋桨23，压桨板24压在螺旋桨上并通过螺丝将螺旋桨23与电机21连接，电调22安装在座板15的底部，整流罩25安装在压桨板24的上部。

飞行原理：

上下运动：同时增加电机转速，即可实现上升，同时减小电机转速，即可实现下降。

前后运动：两个舵机同时向上推球头连杆、使斜盘向前倾斜，螺旋桨升力产生向前的分量，即可实现向前运动，反之；两个舵机同时向下拉球头连杆、使斜盘向后倾斜，螺旋桨升力产生向后的分量，即可实现向后运动。

左右运动：左侧舵机向下拉、右侧舵机向上推，使前后两个斜盘都向左倾斜，螺旋桨升力产生向左的分量，即可实现向左运动；左侧舵机向上推、右侧舵机向下拉，使前后两个斜盘都向右倾斜，即可实现向右运动。

偏航运动：前部左侧舵机向下拉，右侧舵机向上推，斜盘向左倾斜，后部左侧舵机向上推，右侧舵机向下拉，斜盘向右倾斜，即可实现逆时针偏航；前部左侧舵机向上推，右侧舵机向下拉，斜盘向右倾斜，后部左侧舵机向下拉，右侧舵机向上推，斜盘向左倾斜，即可实现顺时针偏航。

上述实施例仅仅是为了阐明本发明所做的举例，并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，可轻易想到其它不同形式的变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明基础上所做的任何电动，均落入本发明的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种定桨距变转速双旋翼纵列式无人直升机，其特征在于：由机体组件和前后安置于机体上的动力组件和调姿组件构成，调姿组件与动力组件一一对应设置，所述机体组件包括侧板、加固件、上板、下板、座板和起落架，两个侧板、一个上板、一个下板、夹在两个侧板中间的五个加固件和两个放置调姿组件的座板构成机体的主框架，起落架通过半圆形管夹连接在两端的加固件上；所述的上板螺接在上部的两个加固件上，放置GPS；所述的下板螺接在下部的三个加固件上，放置电池、飞控和数传电台；所述调姿组件包括立柱、鱼眼轴承、斜盘、轴承盖、球头连杆、舵机和舵机座，立柱的一端连接在座板上、另一端插入鱼眼轴承的内圈并设有轴用挡圈限位，鱼眼轴承的外圈放置在斜盘的轴承座内、并由螺接在斜盘上的轴承盖限位，球头连杆的一端铰接在斜盘上、另一端铰接在舵机摇臂上，舵机安装在螺接于座板底部的舵机座上；所述动力组件包括电机、电调、螺旋桨、压桨板和整流罩，电机的一端固定在斜盘上、另一端不经过任何传动机构直接连接螺旋桨，压桨板压在螺旋桨上并通过螺丝将螺旋桨与电机连接，电调安装在座板的底部，整流罩安装在压桨板的上部；所述的斜盘只用两个舵机在小角度范围内推动倾斜，没有转动和滑动，铰接球头连杆的两个孔的中心线与鱼眼轴承的中心在一个平面上。

2.根据权利要求1所述的定桨距变转速双旋翼纵列式无人直升机，其特征在于：采用定桨距螺旋桨，通过调节电机转速改变升力大小，增加或减小电机转速即可实现升降。

3.根据权利要求1所述的定桨距变转速双旋翼纵列式无人直升机，其特征在于：采用双舵机式斜盘。

4.根据权利要求1所述的定桨距变转速双旋翼纵列式无人直升机，其特征在于：所述的起落架采用滑橇式结构。