CN104443372A - 多发油动变桨距多旋翼飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多发油动变桨距多旋翼飞行器，其特征在于：包括机体和四个动力装置，所述动力装置以所述机体的轴线为轴均匀分布；所述动力装置包括固定在所述机体上的支撑臂和通过发动机支座固定在所述机体上的发动机，所述发动机的输出端通过联轴器与一传动轴连接，所述传动轴的输出端连接有一齿轮箱，所述齿轮箱上设有一轴，所述轴穿过所述支撑臂与一变距机构连接，所述变距机构上设有旋翼；所述支撑臂上还设有控制所述变距机构的舵机。本发明通过多发油动的方式，极大地延长了多旋翼飞行器的续航时间和载重量，通过变桨距规避了油机较慢的反应速度，通过油机定速控制使得拉力随桨矩变化，线性好，容易控制。
Description
技术领域
本发明涉及多旋翼飞行器领域，具体地说是一种多发油动变桨距多旋翼飞行器。
背景技术
目前多旋翼飞行器大多采用电池驱动，由于单位质量电池所能存储的能量远小于汽油、柴油等化石燃料，所以目前多旋翼飞行器的飞行时间和负载量都十分有限，这极大地限制了多旋翼飞行器的应用领域和发展，尤其不能满足目前多个应用领域对载重量和航时要求量日益增多的趋势。
另一方面，虽然有部分旋翼飞行器使用油机作为动力源，但是普遍不能解决油机控制反应慢的劣势，这也是油机动力多旋翼飞行器发展受到限制的原因之一。
传统的多旋翼飞行器往往是通过控制多轴的转速来控制每个旋翼的拉力和扭矩，进而控制飞行器的姿态。
现有的可变距飞行器都是单机驱动，这也限制了可变距飞行器的航时和载重量。
发明内容
根据上述提出的现有技术的油机控制反应慢，航时短，载重量小以及只能通过控制转速控制每个旋翼的拉力和扭矩，进而控制飞行器的姿态等技术问题，而提供一种多发油动变桨距多旋翼飞行器。
一种多发油动变桨距多旋翼飞行器，包括机体和四个动力装置，所述动力装置以所述机体的轴线为轴均匀分布，所述油机指的是汽油发动机或柴油发动机，所述机体呈轴对称结构，当所述机体具有多个对称轴时，所述机体的轴线指的是多个所述对称轴中的一条；当所述机体具有一个对称轴时，所述机体的轴线为所述机体的对称轴；
所述动力装置包括固定在所述机体上的支撑臂和通过发动机支座固定在所述机体上的发动机，所述发动机的输出端通过联轴器与一传动轴连接，所述传动轴的输出端连接有一齿轮箱，所述齿轮箱上设有一轴，所述轴穿过所述支撑臂与一变距机构连接，所述变距机构上设有旋翼，所述变距机构用于改变所述旋翼的桨叶与所述桨叶的旋转平面之间的夹角，即浆距；
所述支撑臂上还设有控制所述变距机构的舵机；
所述机体内设有油箱，控制和驱动动力装置的控制系统，GPS系统和电池。
所述支撑臂呈圆柱形，所述支撑臂的轴线垂直于所述机体的轴线，所述轴的轴线与所述机体的轴线平行。
所有所述动力装置的所述旋翼具有同一旋转平面。
所述旋翼的翼型为对称翼型。
所述控制系统包括飞行控制单元和驱动单元，所述飞行控制单元包括处理器和连接在所述处理器上的惯性测量模块、数据收发模块、数据传输模块和地面站实时显示单元。
所述发动机为二冲程的发动机。
所述机体的下端设有起落架。
所述机臂呈中空结构，所述中空结构用于容纳连接所述控制系统和所述发动机的导线。
所述传动轴通过传动轴支架与所述支撑臂连接。
所述飞行器上还设有用于检测所述飞行器的飞行姿态位置的传感器。
所述飞行器在飞行的过程中将传感器和GPS系统以及飞行控制单元所检测到的所述飞行器的飞行姿态位置的数据输送给所述飞行控制单元，并由所述飞行控制单元做数据处理，如果需要调节所述飞行器的飞行姿态位置，所述飞行控制单元便向所述驱动单元发出信号，所述驱动单元向需要调节的所述动力装置发出单独的调节信号，改变需要调节的所述动力装置的旋翼转速和/或所述旋翼的桨叶的浆距，从而确定所述旋翼的转速和/或所述旋翼的拉力和扭矩，进而调节所述飞行器的飞行姿态位置。
与现有技术相比，本发明的多油动变桨距多旋翼飞行器，通过多油动的方式，不仅极大地延长了多旋翼飞行器的续航时间和载重量，同时通过变桨距规避了油机较慢的反应速度，通过油机定速控制使得拉力随桨矩变化，线性好，容易控制。
基于上述理由本发明可在多旋翼飞行器等领域广泛推广。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的具体实施方式中的多发油动变桨距多旋翼飞行器的结构示意图。
图2是本发明的具体实施方式中的动力装置。
图3是本发明的具体实施方式中的多发油动变桨距多旋翼飞行器的控制原理结构框图。
其中，1、机体，2、支撑臂，3、起落架，4、发动机支座，5、发动机，6、联轴器，7、传动轴支架，8、传动轴，9、齿轮箱，10、轴，11、舵机，12、变距机构，13、旋翼。
具体实施方式
如图1，图2所示，一种多发油动变桨距多旋翼飞行器，包括机体1和四个动力装置(动力装置一，动力装置二，动力装置三和动力装置四)，所述机体呈削去四条棱边的长方体，即长方体的四条竖直设置的棱边被削去并形成新的侧面，所述机体1的下端设有起落架3；
四个所述动力装置以所述机体1的轴线为轴均匀分布，所述机体1的轴线为所述机体1的对称轴，所述对称轴与长方体被削去的竖直设置的棱边平行；
所述动力装置包括固定在所述机体1的所述新的侧面上的支撑臂2和通过发动机支座4固定在所述机体1上的发动机5，所述支撑臂2呈圆柱形并呈中空结构，所述支撑臂2的轴线垂直于所述机体1的轴线，所述发动机5为二冲程的发动机，所述发动机5的输出端通过联轴器6与一传动轴8连接，所述传动轴8通过传动轴支架7与所述支撑臂2连接，所述传动轴8的输出端连接有一齿轮箱9，所述齿轮箱9上设有一轴10，所述轴10的轴线与所述机体1的轴线平行，所述轴10穿过所述支撑臂2与一变距机构12连接，所述变距机构12上设有旋翼13，四个所述动力装置的所述旋翼13具有同一旋转平面，所述旋翼13的翼型为对称翼型，所述支撑2上还设有控制所述变距机构12的舵机11；
所述机体1内设有油箱，控制和驱动动力装置的控制系统，GPS系统和电池，所述控制系统包括飞行控制单元和驱动单元，所述飞行控制单元包括处理器和连接在所述处理器上的惯性测量模块、数据收发模块、数据传输模块和地面站实时显示单元，所述惯性测量模块采用型号为ADIS 16488A的惯性测量模块，所述处理器的型号为STM32F405RaT6的处理器，所述数据收发模块采用型号为Xbee的数据收发模块。所述飞行器上还设有用于检测所述飞行器的飞行姿态位置的传感器，所述中空结构用于容纳连接所述控制系统和所述发动机5的导线。
如图3所示，所述飞行器在飞行的过程中将传感器和GPS系统以及飞行控制单元所检测到的所述飞行器的飞行姿态位置的数据输送给所述飞行控制单元，并由所述飞行控制单元做数据处理，如果需要调节所述飞行器的飞行姿态位置，所述飞行控制单元便向所述驱动单元发出信号，所述驱动单元向需要调节的所述动力装置发出单独的调节信号，改变需要调节的所述动力装置的旋翼转速和/或所述旋翼的桨叶的浆距，从而确定所述旋翼的转速和/或所述旋翼的拉力和扭矩，进而调节所述飞行器的飞行姿态位置。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多发油动变桨距多旋翼飞行器，其特征在于：包括机体和四个动力装置，所述动力装置以所述机体的轴线为轴均匀分布；
所述动力装置包括固定在所述机体上的支撑臂和通过发动机支座固定在所述机体上的发动机，所述发动机的输出端通过联轴器与一传动轴连接，所述传动轴的输出端连接有一齿轮箱，所述齿轮箱上设有一轴，所述轴穿过所述支撑臂与一变距机构连接，所述变距机构上设有旋翼；
所述支撑臂上还设有控制所述变距机构的舵机；
所述机体内设有油箱，控制和驱动动力装置的控制系统，GPS系统和电池。
2.根据权利要求1所述的一种多发油动变桨距多旋翼飞行器，其特征在于：所述支撑臂呈圆柱形，所述支撑臂的轴线垂直于所述机体的轴线，所述轴的轴线与所述机体的轴线平行。
3.根据权利要求1所述的一种多发油动变桨距多旋翼飞行器，其特征在于：所有所述动力装置的所述旋翼具有同一旋转平面。
4.根据权利要求1所述的一种多发油动变桨距多旋翼飞行器，其特征在于：所述旋翼的翼型为对称翼型。
5.根据权利要求1所述的一种多发油动变桨距多旋翼飞行器，其特征在于：所述控制系统包括飞行控制单元和驱动单元，所述飞行控制单元包括处理器和连接在所述处理器上的惯性测量模块、数据收发模块、数据传输模块和地面站实时显示单元。
6.根据权利要求1所述的一种多发油动变桨距多旋翼飞行器，其特征在于：所述发动机为二冲程的发动机。
7.根据权利要求1所述的一种多发油动变桨距多旋翼飞行器，其特征在于：所述机体的下端设有起落架。
8.根据权利要求1所述的一种多发油动变桨距多旋翼飞行器，其特征在于：所述机臂呈中空结构。
9.根据权利要求1或2所述的一种多发油动变桨距多旋翼飞行器，其特征在于：所述传动轴通过传动轴支架与所述支撑臂连接。
10.根据权利要求1所述的一种多发油动变桨距多旋翼飞行器，其特征在于：所述飞行器上还设有用于检测所述飞行器的飞行姿态位置的传感器。
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