CN101823556A - 共轴反转双转子十二旋翼飞行器 - Google Patents

共轴反转双转子十二旋翼飞行器 Download PDF

Info

Publication number
CN101823556A
CN101823556A CN 201010172856 CN201010172856A CN101823556A CN 101823556 A CN101823556 A CN 101823556A CN 201010172856 CN201010172856 CN 201010172856 CN 201010172856 A CN201010172856 A CN 201010172856A CN 101823556 A CN101823556 A CN 101823556A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotor
air vehicle
birotor
twelve
rotary wing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 201010172856
Other languages
English (en)
Other versions
CN101823556B (zh
Inventor
白越
孙强
李迪
高庆嘉
续志军
陈向坚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Original Assignee
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS filed Critical Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority to CN 201010172856 priority Critical patent/CN101823556B/zh
Publication of CN101823556A publication Critical patent/CN101823556A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101823556B publication Critical patent/CN101823556B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Retarders (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

本发明共轴反转双转子十二旋翼飞行器涉及无人飞行器技术领域,该飞行器包括机体(1)、六根支撑臂(2)、六个双转子(3)和电控系统(4),六根支撑臂(2)连接在机体(1)的周边,六根支撑臂(2)的几何中心线在同一平面上,相邻的两根支撑臂(2)的几何中心线夹角为60度;六个双转子(3)分别设置在六根支撑臂(2)的端部,电控系统(4)设置在机体(1)内,控制并连接六个双转子(3)。本发明的飞行器具有高度的机动性,可以实现垂直起降、快速前飞、倒飞、悬停、飞行中任意方向改变;转子由电机或油机直接驱动,消除了传动系统的能量损失,提高了飞行器的升力/重量比。

Description

共轴反转双转子十二旋翼飞行器
技术领域
本发明属于无人飞行器技术领域,涉及一种新型结构的共轴反转双转子十二旋翼飞行器。
背景技术
无人机在军事侦察、反恐、公安、消防、森林巡查、核泄漏探测以及救灾等领域具有广泛的需求,但当前无人机的机动性和稳定性还不足。特别是当前世界的军事冲突大部分都是在局部范围内的小规模的军事冲突,战斗场合多发生在城市背景下,尤其是愈演愈烈的反恐战争,城市背景下对敌人的侦察、监视及位置确定等要求越来越重要,要求所应用的飞行器具有超高的机动性。
无人机总体上可分为两大类:一类是单旋翼,旋翼直升机,大致包括单旋翼、双旋翼、倾转旋翼等结构形式,单旋翼直升机需要尾桨结构来抵消旋翼对机体产生的扭力,倾转旋翼机需要在垂直起飞和平飞状态进行旋翼的翼面的倾转。其不足之处在于设计上主桨直径相对于机体较大,结构复杂,灵活性与平稳性较差,且飞行器的升力与重量之比较低,如果设计成小型飞行器则负载能力很差;另一类是多旋翼飞行器,常见的是四旋翼飞行器。四旋翼飞行器通过支撑臂连接前后和左右两组共四个旋翼,前后和左右两组旋翼分别为正反旋翼,其旋翼的转动方向相反,以此抵消扭力矩,保持机体平衡,并且通过改变螺旋桨速度来改变升力。其不足之处是:两组正反方向的旋翼所产生的扭力通过支撑臂传递相互抵消,加之机械固定等原因,支撑臂的结构重量损失大,扭力的力矩抵消效果有限,旋翼处于同一水平面,且都是单层旋翼,飞行器的动力有限。
上述旋翼飞行器自身都是一个运动耦合系统,在飞行中的方向和姿态是耦合的,灵活性和稳定性较差,且飞行器的升力和重量比较低,设计成小型飞行器时负载能力很差。
发明内容
本发明的目的是为解决现有的具有垂直起降和悬停功能的飞行器的运动和姿态变化耦合、灵活性和稳定性差、升力和重量比较低和小型化性能不足等问题,提出一种具有高度的姿态稳定性和可控性的新型结构的共轴反转双转子十二旋翼飞行器。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
共轴反转双转子十二旋翼飞行器,包括机体、六根支撑臂、六个双转子和电控系统,六根支撑臂连接在机体的周边,六根支撑臂的几何中心线在同一平面上,相邻的两根支撑臂的几何中心线夹角为60度;六个双转子分别设置在六根支撑臂的端部,电控系统设置在机体内,控制并连接六个双转子。
上述的双转子是由旋翼和直接驱动连接旋翼的电机或油机构成;每个双转子旋翼的旋转平面与所述六根支撑臂的几何中心线所在平面间的夹角相等,每个双转子上、下两个旋翼旋转方向相反。
本发明的有益效果如下:
1)每个双转子由电机或油机直接驱动,消除了传动系统的效率损失,提高了能量利用效率和飞行器的升力/重量比。
2)每个双转子上、下两个旋翼旋转方向相反,对机体的扭力矩相反,控制每个双转子上、下两个旋翼的旋转速度,使其扭矩大小相等、方向相反,对机体的合扭矩为零。
3)在飞行器姿态变化时,每个双转子正反旋转的两个旋翼消除了对机体的陀螺干扰效应。
4)每个双转子旋翼的旋转平面和机体平面间的夹角使六个双转子的升力对机体的合力和合力矩在三个轴方向的六个分量分别可控,因此可以使该飞行器在空中姿态保持不变的前提下改变运动方向,也可以在保持运动方向不变的前提下进行姿态调节,还可以在改变运动方向的同时进行姿态的改变,实现了运动和姿态的完全解耦。
5)该飞行器具有高度的姿态稳定性和可控性,在以信息侦察和获取为主要目标的军事及反恐应用上具有诱人的前景。
附图说明
图1是本发明共轴反转双转子十二旋翼飞行器的结构示意图;
图2是本发明的双转子结构示意图。
图中:1、机体,2、支撑臂,3、双转子,301、第一旋翼,302、驱动机构,303、第二旋翼,4、电控系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示,本发明的共轴反转双转子十二旋翼飞行器,包括机体1、连接在机体1周围上的六根支撑臂2、分别设置在各支撑臂2端部上的六对转子3和设置在机体1中的控制连接各转子的电控系统4,所述的六根支撑臂2的几何中心线在同一平面上,各相邻的两根支撑臂2的几何中心线夹角为60度。
如图2所示,所述的共轴反转双转子3是由第一旋翼301、第二旋翼303和直接驱动连接第一旋翼301和第二旋翼303的驱动机构302构成,所述驱动机构302为电机或油机。
如图1和图2所示,每个双转子3的第一旋翼301和第二旋翼303的旋转平面与六根支撑臂2的几何中心线所在平面间的夹角相等,每个第一旋翼301和第二旋翼303的旋转平面平行且旋转方向相反。
本发明提供的在机体周围均匀分布且非共面的共轴反转双转子十二旋翼飞行器,共轴反转双转子3由电机或油机直接驱动,提高了升力/重量比。通过非共面的六个双转子3的转速控制实现了三轴运动和姿态的完全解耦,该飞行器具有高度的机动性,可以实现垂直起降、快速前飞、倒飞、悬停、飞行中任意方向改变。

Claims (4)

1.共轴反转双转子十二旋翼飞行器,其特征在于,该飞行器包括机体(1)、六根支撑臂(2)、六个双转子(3)和电控系统(4),六根支撑臂(2)连接在机体(1)的周边,六根支撑臂(2)的几何中心线在同一平面上,相邻的两根支撑臂(2)的几何中心线夹角为60度;六个双转子(3)分别设置在六根支撑臂(2)的端部,电控系统(4)设置在机体(1)内,控制并连接六个双转子(3)。
2.如权利要求1所述的共轴反转双转子十二旋翼飞行器,其特征在于,所述的双转子(3)由第一旋翼(301)、第二旋翼(303)和驱动机构(302)组成,第一旋翼(301)和第二旋翼(303)的转速相同且旋转方向相反,驱动机构(302)设有两个单独的输出轴,分别连接第一旋翼(301)和第二旋翼(303)。
3.如权利要求2所述的共轴反转双转子十二旋翼飞行器,其特征在于,所述的第一旋翼(301)和第二旋翼(303)的旋转平面平行,第一旋翼(301)和第二旋翼(303)的旋转平面与所述六根支撑臂(2)的几何中心线所在平面间的夹角相等。
4.如权利要求2所述的共轴反转双转子十二旋翼飞行器,其特征在于,所述的驱动机构(302)为电机或油机。
CN 201010172856 2010-05-17 2010-05-17 共轴反转双转子十二旋翼飞行器 Active CN101823556B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010172856 CN101823556B (zh) 2010-05-17 2010-05-17 共轴反转双转子十二旋翼飞行器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010172856 CN101823556B (zh) 2010-05-17 2010-05-17 共轴反转双转子十二旋翼飞行器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101823556A true CN101823556A (zh) 2010-09-08
CN101823556B CN101823556B (zh) 2013-04-17

Family

ID=42687780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201010172856 Active CN101823556B (zh) 2010-05-17 2010-05-17 共轴反转双转子十二旋翼飞行器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101823556B (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102323758A (zh) * 2011-07-29 2012-01-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 六旋翼无人机分立输入解耦装置及包含该装置的控制系统
CN102806993A (zh) * 2011-11-09 2012-12-05 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 多旋翼飞行器
CN103963971A (zh) * 2014-04-30 2014-08-06 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于滑撬起落架的可折叠多旋翼飞行器
CN105314099A (zh) * 2014-05-30 2016-02-10 王略 单人手控旋翼机
CN106314784A (zh) * 2015-11-05 2017-01-11 曹萍 非平面四臂八旋翼飞行器
CN106364670A (zh) * 2015-11-05 2017-02-01 曹萍 非平面八臂十六旋翼飞行器
WO2017098412A1 (en) 2015-12-09 2017-06-15 Ideaforge Technology Pvt. Ltd. Multi-rotor aerial vehicle with single arm failure redundancy
CN107063622A (zh) * 2017-03-30 2017-08-18 福州大学 共轴倾转式旋翼气动性能测试平台及其方法
CN108357674A (zh) * 2018-04-17 2018-08-03 山东农业大学 可倾转螺旋桨内大桨外小桨多旋翼无人飞行器
CN109018321A (zh) * 2018-07-02 2018-12-18 寇冠 从动旋翼飞行器
CN109071001A (zh) * 2017-10-31 2018-12-21 深圳市大疆创新科技有限公司 多旋翼无人机的飞行控制方法、装置及多旋翼无人机
CN111891353A (zh) * 2020-06-23 2020-11-06 北京航空航天大学 一种基于矢量推力的六自由度运动全解耦控制微小型无人机结构
CN113335407A (zh) * 2021-07-15 2021-09-03 北京航空航天大学云南创新研究院 一种基于六旋翼的球形机器人

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6234422B1 (en) * 1998-12-01 2001-05-22 Alexander A. Bolonkin Uniblade air rotor and flight and covercraft vehicles with its
CN101391651A (zh) * 2008-11-17 2009-03-25 西安智澜科技发展有限公司 一种可折叠“y”型三轴双层六旋翼飞行器
CN101704412A (zh) * 2009-11-24 2010-05-12 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 六转子飞行器
CN101704413A (zh) * 2009-11-24 2010-05-12 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 具有滚动功能的六转子飞行器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6234422B1 (en) * 1998-12-01 2001-05-22 Alexander A. Bolonkin Uniblade air rotor and flight and covercraft vehicles with its
CN101391651A (zh) * 2008-11-17 2009-03-25 西安智澜科技发展有限公司 一种可折叠“y”型三轴双层六旋翼飞行器
CN101704412A (zh) * 2009-11-24 2010-05-12 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 六转子飞行器
CN101704413A (zh) * 2009-11-24 2010-05-12 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 具有滚动功能的六转子飞行器

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102323758B (zh) * 2011-07-29 2013-06-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 六旋翼无人机分立输入解耦装置及包含该装置的控制系统
CN102323758A (zh) * 2011-07-29 2012-01-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 六旋翼无人机分立输入解耦装置及包含该装置的控制系统
CN102806993A (zh) * 2011-11-09 2012-12-05 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 多旋翼飞行器
CN103963971A (zh) * 2014-04-30 2014-08-06 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于滑撬起落架的可折叠多旋翼飞行器
CN103963971B (zh) * 2014-04-30 2016-07-06 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于滑撬起落架的可折叠多旋翼飞行器
CN105314099B (zh) * 2014-05-30 2018-10-12 王略 单人手控旋翼机
CN105314099A (zh) * 2014-05-30 2016-02-10 王略 单人手控旋翼机
CN106314784A (zh) * 2015-11-05 2017-01-11 曹萍 非平面四臂八旋翼飞行器
CN106364670A (zh) * 2015-11-05 2017-02-01 曹萍 非平面八臂十六旋翼飞行器
WO2017098412A1 (en) 2015-12-09 2017-06-15 Ideaforge Technology Pvt. Ltd. Multi-rotor aerial vehicle with single arm failure redundancy
JP2018536578A (ja) * 2015-12-09 2018-12-13 アイデアフォージ テクノロジー ピーブイティー.リミテッド 単一アーム故障冗長性を備えたマルチローター航空機
AU2016366741B2 (en) * 2015-12-09 2021-10-14 Ideaforge Technology Pvt. Ltd. Multi-rotor aerial vehicle with single arm failure redundancy
EP3386853A4 (en) * 2015-12-09 2019-05-22 Ideaforge Technology Pvt. Ltd. AERIAL MULTI-ROTOR VEHICLE WITH REDUNDANCY OF SINGLE ARM FAILURE
CN107063622A (zh) * 2017-03-30 2017-08-18 福州大学 共轴倾转式旋翼气动性能测试平台及其方法
CN107063622B (zh) * 2017-03-30 2023-06-16 福州大学 共轴倾转式旋翼气动性能测试平台及其方法
WO2019084818A1 (zh) * 2017-10-31 2019-05-09 深圳市大疆创新科技有限公司 多旋翼无人机的飞行控制方法、装置及多旋翼无人机
CN109071001A (zh) * 2017-10-31 2018-12-21 深圳市大疆创新科技有限公司 多旋翼无人机的飞行控制方法、装置及多旋翼无人机
CN108357674A (zh) * 2018-04-17 2018-08-03 山东农业大学 可倾转螺旋桨内大桨外小桨多旋翼无人飞行器
CN108357674B (zh) * 2018-04-17 2023-11-17 山东农业大学 可倾转螺旋桨内大桨外小桨多旋翼无人飞行器
CN109018321A (zh) * 2018-07-02 2018-12-18 寇冠 从动旋翼飞行器
CN111891353A (zh) * 2020-06-23 2020-11-06 北京航空航天大学 一种基于矢量推力的六自由度运动全解耦控制微小型无人机结构
CN113335407A (zh) * 2021-07-15 2021-09-03 北京航空航天大学云南创新研究院 一种基于六旋翼的球形机器人

Also Published As

Publication number Publication date
CN101823556B (zh) 2013-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101823556B (zh) 共轴反转双转子十二旋翼飞行器
US10814973B2 (en) Aircraft having M-wing and gull wing configurations
CN201367115Y (zh) 一种可折叠的四轴多旋翼飞行器
CN100391790C (zh) 多旋翼飞行器
CN103625640A (zh) 多旋翼无人飞行器
EP3087003B1 (en) An unmanned aerial vehicle
CN104743112B (zh) 一种新型倾转翼飞机
CN102126554A (zh) 面对称布局的多旋翼无人飞行器
CN104176247A (zh) 采用一台发动机直驱一个旋翼的四旋翼无人机
CN101704413A (zh) 具有滚动功能的六转子飞行器
CN101391651A (zh) 一种可折叠“y”型三轴双层六旋翼飞行器
CN107662702B (zh) 混合动力双共轴同侧反转倾转旋翼飞行器
CN101575004A (zh) 多组共轴旋翼可变飞行模式无人飞行器
WO2003004353A9 (en) Vertical takeoff and landing aerial vehicle
CN205022862U (zh) 带有倾转机构的动力装置和固定翼飞行器
CN110143275B (zh) 多旋翼无人机
CN103979104A (zh) 一种可变体x型机翼垂直起降微型飞行器
CN101704412A (zh) 六转子飞行器
CN205366061U (zh) 非平面八臂三十二旋翼飞行器
CN101811572A (zh) 共轴反转双转子八旋翼飞行器
RU2550909C1 (ru) Многовинтовой преобразуемый беспилотный вертолет
US11840329B1 (en) Contra-rotating electric helicopter
CN105173076B (zh) 一种垂直起降无人机
CN103832584B (zh) 一种带有固定机翼,可折叠尾翼的对转旋翼飞机
CN112810811A (zh) 一种双旋翼无人机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant