CN102874406A - 一种交叉式双旋翼无人直升机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机领域，特别是一种交叉式双旋翼无人直升机。本发明的一种交叉式双旋翼无人直升机由机身(1)、旋翼系统(2)、飞控系统(3)、动力系统(4)、电力系统(5)和地面控制系统组成，其中旋翼系统(2)采用交叉式双旋翼结构，包含两套左右呈倒八字形并列的主旋翼轴系统(201)，装有两副完全一样的旋翼，在机体上方呈交叉状，旋翼的旋转方向相反。每副旋翼包括两根完全独立于主旋翼轴(202)的变距拉杆(204)，用于飞行速度和方向的调节。本发明解决了普通无人直升机稳定性差、载荷小、不易维护、易发事故的问题，兼有常规直升机及常规旋翼机的优点，起落灵活、起重能力强、稳定性好，适宜执行起重、吊挂作业。

Description

一种交叉式双旋翼无人直升机

技术领域

本发明涉及无人机领域，特别是一种交叉式双旋翼无人直升机。

背景技术

由于无人机是通过人的非直接接触或全自主方式来实现操作和控制的，所以人们对其技术设计和实现提出了更高的要求，如：系统需完整但不能复杂、自重应轻但载荷要大、自主能力强但不能失控，且要易操作、易维护。目前在无人直升机制造领域，结构设计上多采用主旋翼附加尾旋翼的设计方案：主旋翼提供主要动力及控制飞行方向，同时尾旋翼的作用是转向和平衡主旋翼的自转。这种设计方案的缺点在于稳定性较差、荷载小，同时由于结构复杂，对每个桨叶的位置都要求精确匹配，使其不易维护、易发事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有无人直升机由于结构设计上的不足存在稳定性较差、载荷能力较小、对每个桨叶的位置都要求精确匹配、不易维护、易发事故的问题，并从设计理念上满足人们对无人直升机系统完整、自重轻、载荷大、自主能力强、易操作、易维护的要求。

本发明为解决上述技术问题并针对应用需求的挑战所采用的技术方案是：一种交叉式双旋翼无人直升机，由机身1、旋翼系统2、飞控系统3、动力系统4、电力系统5和地面控制系统组成，其中旋翼系统2采用交叉式双旋翼结构，即本发明的一种交叉式双旋翼无人直升机含两套左右呈倒八字形并列的主旋翼轴系统201，装有两副完全一样的旋翼，旋翼的旋转方向相反，两副旋翼在机体上方呈交叉状，每副旋翼包括两根完全独立于主旋翼轴202的变距拉杆204，用于飞行速度和方向的调节。

本发明的一种交叉式双旋翼无人直升机含两套左右呈倒八字形并列的主旋翼轴系统，横向轴距相当于机身宽度，装有两副完全一样、旋转方向相反的旋翼，在机体上方呈交叉状，转速相等，相对空间夹角差为90°。

所述主旋翼轴系统201由一个主旋翼轴202、一个主旋转头装置203、两个变距拉杆204、两片旋翼叶片205、两个旋翼叶片固定卡头206组成。主旋翼轴202带动主旋转头装置203旋转，旋翼叶片205的方向变化通过两个变距拉杆204实现。

本发明的一种交叉式双旋翼无人直升机不需要尾旋翼，方向和升降控制完全通过其交叉式旋翼实现。两副交叉式旋翼的旋转方向相反，可互相抵消其反扭矩，无需再安装尾旋翼来平衡。尾旋翼的取消可以明显减小飞机的气动阻力，同常规布局相比，其型阻可减小60％以上；此外，有效地避免了起降和低空飞行时可能出现的受损事故的发生，减小飞机自身的尺寸，改善了系统的维护性。

本发明的一种交叉式双旋翼无人直升机的荷载与自重比可近似或大于1，一方面来自于交叉式双旋翼的结构形式，使得效率与其他方式的旋翼直升机相比，可提升20％的效率，另一方面，由于没有尾旋翼，可将全部功效用于主旋翼，荷载能力提高超过40％。

在动力系统4不工作的情况下，旋翼系统(2)能利用空气动力实现自旋转。

本发明的一种交叉式双旋翼无人直升机的旋翼叶片205差异可通过系统进行自身弥补，不必进行调平，调试简单。普通无人直升机的桨叶需要精确匹配，每个桨叶的安装位置和顺序是固定的，一旦桨叶的位置安装错误，极易造成飞行事故。而本发明一种交叉式双旋翼无人直升机的4片旋翼桨叶能互换位置使用，减小了组装、维护、保养和维修中出现人为错误的可能性，从而避免事故的发生。

本发明的一种交叉式双旋翼无人直升机的配重要求低，而普通无人直升机需要精准配重。

本发明的有益效果包括：

(1)本发明的一种交叉式双旋翼无人直升机解决了普通无人直升机稳定性差、载荷小、不易维护、易发事故的问题，兼有常规直升机及常规旋翼机的优点，起落灵活、起重能力强、稳定性好，适宜执行起重、吊挂作业。

(2)本发明的一种交叉式双旋翼无人直升机通过交叉式双旋翼的结构形式，使得本发明的一种交叉式双旋翼无人直升机与普通无人机相比，效率级别提升了20％，荷载能力提高了40％。

(3)本发明的一种交叉式双旋翼无人直升机由于没有尾旋翼，在起降或近地飞行中，不存在尾旋翼触地等危险，不仅提高了安全性，也降低了生产成本，使得本发明的一种交叉式双旋翼无人直升机更易维修和维护。

(4)本发明的一种交叉式双旋翼无人直升机结构简单，对配重和桨叶的精确匹配要求都较普通无人直升机低，所以不仅能降低生产成本，还能降低故障率，且使用维护简单方便。

附图说明

图1是本发明的一种交叉式双旋翼无人直升机的整体示意图。

图2是本发明的一种交叉式双旋翼无人直升机的前视图。

图3是本发明的一种交叉式双旋翼无人直升机的侧视图。

具体实施方式

本发明的一种交叉式双旋翼无人直升机，由机身1、旋翼系统2、飞控系统3、动力系统4、电力系统5和地面控制系统组成。如图3所示，动力系统4包括发动机401、排气管402、冷却器403和传动装置404，用于为无人机系统提供动力。飞控系统3和电力系统5都位于机身1前部的右下方，机身1中部有一个整体油箱6，机身1下方有固定的起落架7和安装外部传感设备的挂载点8。

如图1所示，旋翼系统2采用交叉式双旋翼结构，两副完全相同的旋翼在机体上方呈交叉状，转速相同，旋转方向相反。旋翼系统2包括两套完全相同的主旋翼轴系统，主旋翼轴系统左右呈倒八字形并列分布。如图2所示，主旋翼轴系统由一个主旋翼轴202、一个主旋转头装置203、两个变距拉杆204、两片旋翼叶片205、两个旋翼叶片固定卡头206组成。两个主旋翼轴202的横向轴距相当于机身宽度，以无人直升机中轴线对称左右呈倒八字形并列，相对夹角为20°～30°。两个主旋翼轴202的旋转方向相反，其相对空间旋角差为90°，从而使得无人直升机系统的稳定性最佳。无人直升机的动力系统4通过主旋翼轴202带动主旋转头装置203旋转，主旋转头装置203带动两片旋翼叶片205旋转。

飞控系统3通过伺服系统控制两个变距拉杆204，旋翼叶片固定卡头206围绕其中心转动，实时调整两片旋翼叶片205的角度，由此控制无人直升机的飞行速度和方向。

交叉式双旋翼系统的4片旋翼叶片205水平旋转自然产生向上的升力，从而实现了无人直升机的升降和悬停。当变距拉杆204通过旋翼叶片固定卡头206控制旋翼叶片205向前倾斜，自然就在产生升力的同时，产生了向前的推力。无人直升机的转向是通过改变左右旋翼的扭力实现的。增加顺时针旋翼的浆距，使其更能吃上劲，减小逆时针旋翼的浆距，使其吃劲小一点，造成扭矩差，使无人直升机向逆时针方向偏转，反之亦然。由于左右旋翼的浆距增减是对称的，交叉式双旋翼向左右转向的速度是一样的。

Claims (10)

1.一种交叉式双旋翼无人直升机，由机身(1)、旋翼系统(2)、飞控系统(3)、动力系统(4)、电力系统(5)和地面控制系统组成，其特征在于：旋翼系统(2)是交叉式双旋翼结构，包括两套左右呈倒八字形并列的主旋翼轴系统(201)，装有两副完全一样的旋翼，旋翼的旋转方向相反，两副旋翼在机体上方呈交叉状。

2.根据权利要求1所述的一种交叉式双旋翼无人直升机，其特征在于：所述主旋翼轴系统(201)由一个主旋翼轴(202)、一个主旋转头装置(203)、两个变距拉杆(204)、两片旋翼叶片(205)和两个旋翼叶片固定卡头(206)组成，主旋翼轴(202)带动主旋转头装置(203)旋转，旋翼叶片(205)的方向变化通过两个变距拉杆(204)实现。

3.根据权利要求2所述的一种交叉式双旋翼无人直升机，其特征在于：两主旋翼轴(202)的横向轴距相当于机身宽度，以无人直升机中轴线对称左右呈倒八字形并列，相对夹角为20°～30°。。

4.根据权利要求2和3所述的一种交叉式双旋翼无人直升机，其特征在于：两个主旋翼轴(202)的旋转方向相反，其相对空间旋角差为90°。

5.根据权利要求1或2所述的一种交叉式双旋翼无人直升机，其特征在于：两套主旋翼轴系统(201)的转速相等。

6.根据权利要求2所述的一种交叉式双旋翼无人直升机，其特征在于：两根变距拉杆分别与两个旋翼固定卡头连接，飞控系统(3)通过伺服系统控制变距拉杆(204)，旋翼叶片固定卡头(206)围绕其中心转动，实时调整两片旋翼叶片(205)的角度，由此控制无人直升机的飞行速度和方向。

7.根据权利要求1所述的一种交叉式双旋翼无人直升机，其特征在于：所述无人直升机的荷载与自重比近似或大于1。

8.根据权利要求1所述的一种交叉式双旋翼无人直升机，其特征在于：不需要尾旋翼，方向和升降控制完全通过其交叉式旋翼系统(2)实现。

9.根据权利要求1所述的一种交叉式双旋翼无人直升机，其特征在于：在动力系统(4)不工作的情况下，旋翼系统(2)能利用空气动力实现自旋转。

10.根据权利要求1所述的一种交叉式双旋翼无人直升机，其特征在于：系统对旋翼叶片(205)的差异进行自身弥补，4片旋翼叶片(205)能互换位置使用。

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