CN103803069A - 锥齿传动的四旋翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种锥齿传动的四旋翼飞行器，具有引擎、主机架、动力分配传动系统和飞行控制系统，动力分配传动系统向外延伸四个支架，支架均匀间隔组成十字型等，支架前端设有可改变桨距的旋翼总成，旋翼总成包括旋翼转动驱动部件及改变旋翼桨距的部件。本发明用一台引擎驱动多轴多个旋翼，通过改变各旋翼的桨距从而改变各轴升力大小，实现飞行器飞行姿态的改变；采用油动引擎，增加了有效任务载荷，并延长了飞行时间，尤其适用于长时间及远程作业。

Description

锥齿传动的四旋翼飞行器

技术领域

本发明属于航空产品技术领域，涉及一种多轴多旋翼飞行器。

背景技术

多轴多旋翼飞行器通过无线电遥控系统及自主飞行控制系统对其进行操作控制，以实现飞行器的起降、前后左右飞行、加减速以及方向控制等。可操纵性、稳定性、有效任务载荷和续航时间是考察多轴多旋翼飞行器的重要指标，在相同的可操纵性及稳定性条件下，使用者追求更大的有效任务载荷与长时间续航飞行能力。

传统的多轴多旋翼飞行器分别在螺旋桨所在旋转轴上安装电动机以驱动螺旋桨从而达到飞行的目的，通过改变过电动机的转速从而改变各轴的升力大小以控制飞行姿态。这种结构方式存在下述缺点，即多轴多旋翼飞行器的每个螺旋桨都需要耗费很多电能去控制飞行器的运动状态，想要长时间有效续航就要求蓄电池能够存储足够多的电能，这增加了飞行器的自身重量和制造成本，同时由于蓄电池使用寿命有限，存储的电能也有限，因而很难满足长时间续航的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可操纵性与稳定性高、有效任务载荷大、续航能力强的新型锥齿传动的四旋翼飞行器。

为了实现上述目的，本发明按以下技术方案实现：

一种锥齿传动的四旋翼飞行器，包括飞行控制系统、引擎、主机架、动力分配传动系统、由主机架向外延伸的4个支架、位于每个支架前端的旋翼总成1，其特殊之处是，所述飞行控制系统包括4个伺服舵机；所述动力分配传动系统包括由引擎带动的输入轴齿轮3、由输入轴齿轮带动且绕输入轴圆周交错均布的2个输出齿轮和2个反向输出齿轮组；所述反向输出齿轮组包括同轴设置的导向轮2和输出齿轮且导向轮和输入轴齿轮啮合；所述每个输出齿轮驱动相应的旋翼总成工作；所述输出齿轮通过锥形齿轮16和传动轴15组成的轴传动带动旋翼总成工作。

上述旋翼总成包括被输出齿轮驱动的旋翼转动输入轴9、套在旋翼转动输入轴9上的摇桨臂8与推动盘7、固定在旋翼转动输入轴9上端部的旋翼安装夹基座5、对称安装在旋翼安装夹基座上且沿旋翼安装夹基座所在轴线旋转的两个旋翼安装夹4、固定在旋翼安装夹4上的旋翼；所述推动盘7设置在摇桨臂8和旋翼安装夹4之间且外伸两个对称的吊耳，所述每个旋翼安装夹4上设置有外伸的凸耳，所述凸耳和相应的吊耳之间铰接有连杆6；所述摇桨臂8和伺服舵机之间铰接有L型控制臂，L型控制臂的中间拐点安装在旋翼总成基座上。

本发明的有益效果为：

用一台引擎驱动多轴多个旋翼，通过改变各旋翼的桨距从而改变各轴升力大小以实现飞行器飞行姿态的改变，减少了飞行器自身重量及能源损耗；采用油动引擎驱动多轴多旋翼可增加有效任务载荷，延长飞行时间，尤其适用于长时间及远程作业。本发明采用锥齿传动，可以有效减小系统体积，保证可靠的动力传递。

附图说明

图1为本发明锥齿传动的四旋翼飞行器传动系统结构图。

图2为本发明锥齿传动的四旋翼飞行器从传动组件与旋翼总成结构图。

具体实施方式

如图1所示为本发明一种锥齿传动的四旋翼飞行器传动系统结构图，主要由旋翼总成1、导向轮2、输入轴齿轮3组成。输入轴齿轮3属于动力分配传动系统中的一个部件，该齿轮由油动引擎直接带动或者由安装在油动引擎输出轴的齿轮通过与输入轴齿轮3啮合传动。

动力分配传动系统向外延伸四个支架，上述支架均匀间隔组成十字型等，同时各支架前端均设有可改变旋翼桨距的旋翼总成1。

本结构中，动力分配传动系统由输入轴齿轮3向外延伸的支架呈十字形，其中有两个对称的旋翼总成通过带传动由从动齿轮直接与输入轴齿轮3啮合传动，另外两个对称的旋翼总成通过带传动由从动齿轮与导向轮2啮合，经由导向轮2导向，导向轮2再与输入轴齿轮3啮合达到传动的目的；经导向后的旋翼总成的旋转方向与未导向的旋翼总成的旋转方向相反，其目的是为了相互作用消除其自身旋转产生的反扭矩力，避免飞行器自旋无法定向飞行。

进一步，如图2所示为本发明锥齿传动的四旋翼飞行器从传动组件与旋翼总成结构图，从传动组件是如图2所示由锥形齿轮和传动轴组成的锥齿传动，图中锥形齿轮14、15分别与锥齿轮传动轴16两端的锥齿轮啮合，从而达到传递动力的目的。旋翼总成由旋翼安装夹4、旋翼安装夹基座5、连杆6、推动盘7、旋翼总成基座、摇桨臂8、旋翼转动输入轴9、及L型控制臂11等组成。每个旋翼安装夹基座5上均安装有两个旋翼安装夹4，且这两个旋翼安装夹4沿旋翼安装夹基座5中心所在截面呈左右对称安装，旋翼安装夹4可沿旋翼安装夹基座5所在轴线旋转，旋翼安装夹4底部伸出一个凸耳，凸耳上设有一个圆柱形凸台，该圆柱形凸台与连杆6一端的相应与圆孔配合，连杆6另一端圆孔与推动盘7一边伸出吊耳上设置的相应圆柱形凸台配合；推动盘7可沿旋翼转动输入轴9的轴线上下移动，亦可沿旋翼转动输入轴9轴线做旋转运动，推动盘7两边各对称伸出吊耳，两吊耳上均设有圆柱形凸台，圆柱形凸台可与推动盘7上的相应圆孔配合构成转动副；摇桨臂8与推动盘7通过其内部胀缩环结构牢固嵌接，并套在旋翼转动输入轴9上，可沿旋翼转动输入轴9上下移动从而带动推动盘7做上下移动，摇桨臂8向外伸出一个圆柱形凸台，该圆柱形凸台与L型控制臂11端部的孔配合组成旋转副，L型控制臂11另一端与摇桨臂8连接，另一端与所述伺服舵机连接，中间点安装在旋翼总成基座上，可绕中间点所在的固定轴转动；操纵伺服舵机拉动控制臂11，控制臂11绕中间点所在的固定轴转动，拉动摇桨臂8向下运动，从而带动推动盘7做上下移动，推动盘7通过连杆6拉动两个旋翼安装夹4转动，带动螺旋桨绕旋翼安装夹基座5中心轴转动，从而改变桨距，达到改变螺旋桨升力大小的目的。

伺服舵机安装在主机架上，与飞行控制计算机电性连接，飞行控制计算机给定脉冲信号驱动舵机运动，做到机械与电气相结合，达到控制飞行器目的。

油动引擎转速快慢由舵机控制油门改变。

本发明用一台引擎驱动多轴多个旋翼，通过改变各旋翼的桨距从而改变各轴升力大小以实现飞行器飞行姿态的改变，减少了飞行器自身重量及能源损耗；采用油动引擎驱动多轴多旋翼可增加有效任务载荷，延长飞行时间，尤其适用于长时间及远程作业。

Claims (2)

1.一种锥齿传动的四旋翼飞行器，包括飞行控制系统、引擎、主机架、动力分配传动系统、由主机架向外延伸的四个支架、位于每个支架前端的旋翼总成（1），其特征在于：所述飞行控制系统包括四个伺服舵机；所述动力分配传动系统包括由引擎带动的输入轴齿轮（3）、由输入轴齿轮带动且绕输入轴圆周交错均布的两个输出齿轮和两个反向输出齿轮组；所述反向输出齿轮组包括同轴设置的导向轮（2）和输出齿轮且导向轮和输入轴齿轮啮合；所述每个输出齿轮驱动相应的旋翼总成工作；所述输出齿轮通过锥形齿轮（16）和传动轴（15）组成的轴传动带动旋翼总成工作。

2.根据权利要求1所述的锥齿传动的四旋翼飞行器，其特征在于：所述旋翼总成包括被输出齿轮驱动的旋翼转动输入轴（9）、套在旋翼转动输入轴（9）上的摇桨臂（8）与推动盘（7）、固定在旋翼转动输入轴（9）上端部的旋翼安装夹基座（5）、对称安装在旋翼安装夹基座上且沿旋翼安装夹基座所在轴线旋转的两个旋翼安装夹（4）、固定在旋翼安装夹（4）上的旋翼；所述推动盘7设置在摇桨臂（8）和旋翼安装夹（4）之间且外伸两个对称的吊耳，所述每个旋翼安装夹（4）上设置有外伸的凸耳，所述凸耳和相应的吊耳之间铰接有连杆（6）；所述摇桨臂（8）和伺服舵机之间铰接有L型控制臂，L型控制臂的中间拐点安装在旋翼总成基座上。

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