CN109050899A - 一种多旋翼直升飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及飞行器技术领域,具体涉及一种多旋翼直升飞行器;包括机架、驱动装置、传动机构、旋翼支架、多支旋翼、尾翼、同步器、保护装置、方向控制装置及控制器,所述旋翼支架设置在机架上,多支旋翼设置在旋翼支架上,所述尾翼与机架相连;所述驱动装置、控制器及同步器均设置在机架内,所述同步器与驱动装置相连,同步器通过传动机构与多支旋翼相连;采用发动机替代电机来驱动旋翼,提升全天候长航时使用能力;采用同步器技术,通过发动机驱动多旋翼转动,使得对称旋翼具备同样的转速和输入功率,保证其产生的升力对称;飞行器纵、横向自动配平技术,利用尾翼电机实现倾转、转速变化,对飞行器进行纵、横向配平,实现平稳飞行。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域,具体涉及一种多旋翼直升飞行器。
背景技术
现有的多旋翼飞行器多采用电机驱动,因而导致了飞行器滞空时间短,载重小,部分多旋翼飞行器采用发动机驱动,但是此类多旋翼飞行器结构复杂,都是采用变桨方式,控制与执行集于一身,操控复杂,故障率高,可靠性差,后期维护成本高;其次多旋翼飞行器上都没有安全保护装置,一旦飞行器失控坠落,不但会造成损失而且会造成危害;再有,飞行器的在空中飞行时,方向控制不便,转动方向时不够稳定,有容易失控的隐患。
发明内容
针对现有技术中提到的问题,本发明提出一种多旋翼直升飞行器。
本发明一种多旋翼直升飞行器,包括机架、驱动装置、传动机构、旋翼支架、多支旋翼、尾翼、同步器、保护装置、方向控制装置及控制器,所述旋翼支架设置在机架上,多支旋翼设置在旋翼支架上,所述尾翼与机架相连;所述驱动装置、控制器及同步器均设置在机架内,所述同步器与驱动装置相连,同步器通过传动机构与多支旋翼相连;所述尾翼上设置有方向控制装置和保护装置;所述控制器分别与驱动装置和保护装置相连。
优选地,所述旋翼为四只双桨叶旋翼,所述旋翼远离尾翼的两只旋翼的桨叶大为大旋翼,其余两只旋翼的桨叶小为小旋翼。
优选地,所述大旋翼与小旋翼大小比例按1:0.6设置。
优选地,所述大旋翼之间旋转方向为相对转动,小旋翼之间旋转方向为相对转动。
优选地,所述传动机构包括主动齿轮,中间齿轮、从动齿轮及同步皮带轮,所述主动齿轮与驱动装置的动力轴相连,中间齿轮分别设置在一对大小旋翼一端,从动齿轮设置在另一对大小旋翼一端,所述四只旋翼的另一端均设置有同步皮带轮,所述同步皮带轮分别通过传动皮带与中间齿轮和从动齿轮传动相连,主动齿轮分别与中间齿轮啮合,中间齿轮分别与从动齿轮啮合。
优选地,所述尾翼远离机架一端设置有方向控制装置,所述方向控制装置包括电机、螺旋桨以及电涵道电机,电机与螺旋桨相连,所述电机、螺旋桨及电涵道电机均位于同一竖直面内。
优选地,所述方向控制装置还包括上下对称设置的电机,所述电机分别连接有螺旋桨,所述螺旋桨的中心轴线均位于同一竖直面内。
优选地,所述电机一个为正转转动,一个为反转转动。
优选地,所述尾翼上远离方向控制装置上还设置竖直尾翼,所述竖直尾翼始终朝向地面设置。
优选地,所述驱动装置包括油箱及发动机。
本发明相对于现有技术,取得了以下的技术效果:
1)用发动机替代电机来驱动旋翼,提升全天候长航时使用能力;
2)采用同步器技术,通过发动机驱动多旋翼转动,使得对称旋翼具备同样的转速和输入功率,保证其产生的升力对称,使所产生的法向力、陀螺力矩互相抵消;
3)飞行器纵、横向自动配平技术,利用尾翼电机实现倾转、转速变化,对飞行器进行纵、横向配平,实现平稳飞行;
4)抗坠毁技术,在尾端增加保护装置,飞行器一旦发生故障时,保护装置减低下降速度,使损害降至最低;
5)抗风力强,通过多旋翼旋转中相互间产生的气流场,使侧风不易进入飞行器气流场中心区,从而提高抗风能力;
6)桨叶采用仿生蜻蜓或蝴蝶飞行扑翼设置,能提高飞行的稳定性。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明传动机构示意图。
图3为本发明方向控制装置示意图。
图4为本发明另一个实施例的方向控制装置示意图。
附图标记:1-机架;2-发动机;3-油箱;4-大旋翼;5-尾翼;6-螺旋桨;7-保护装置;8-电涵道电机;9-竖直尾翼;10-小旋翼;11-主动齿轮;12-中间齿轮;13-从动齿轮;14-传动皮带;15-电机。
具体实施方式
实施例1
如图所示,本发明一种多旋翼直升飞行器。,包括机架1、驱动装置、传动机构、旋翼支架、多支旋翼、尾翼5、同步器、保护装置7、方向控制装置及控制器,所述旋翼支架设置在机架1上,多支旋翼设置在旋翼支架上,所述尾翼5与机架1相连;所述驱动装置、控制器及同步器均设置在机架1内,所述同步器与驱动装置相连,同步器通过传动机构与多支旋翼相连;所述尾翼5上设置有方向控制装置和保护装置7;所述控制器分别与驱动装置和保护装置7相连,采用同步器控制驱动装置驱动多旋翼转动,使得对称旋翼具备同样的转速和输入功率,保证其产生的升力对称,使所产生的法向力、陀螺力矩互相抵消,保护装置7为伞降保护装置7。
所述旋翼为四只双桨叶旋翼,所述旋翼远离尾翼5的两只旋翼的桨叶大为大旋翼4,其余两只旋翼的桨叶小为小旋翼10,桨叶形状采用仿生蜻蜓或蝴蝶飞行扑翼,桨叶大小不同带来了焦点和重心稳定性的匹配,飞行过程重心在气动焦点(按运动方向)前面,稳定性提高。
所述大旋翼4与小旋翼10大小比例按1:0.6设置,大小比例为最为合适比例大小。
所述大旋翼4之间旋转方向为相对转动,小旋翼10之间旋转方向为相对转动,通过多旋翼旋转中相互间产生的气流场,使侧风不易进入飞行器气流场中心区,从而提高抗风能力。
所述传动机构包括主动齿轮11,中间齿轮12、从动齿轮13及同步皮带轮,所述主动齿轮11与驱动装置的动力轴相连,中间齿轮12分别设置在一对大小旋翼10一端,从动齿轮13设置在另一对大小旋翼10一端,所述四只旋翼的另一端均设置有同步皮带轮,所述同步皮带轮分别通过传动皮带14与中间齿轮12和从动齿轮13传动相连,主动齿轮11分别与中间齿轮12啮合,中间齿轮12分别与从动齿轮13啮合。主动齿轮11借助中间齿轮12和从动齿轮13,通过主动齿轮11将动力分配到四个螺旋桨6上,同步控制转速,解决了齿轮传动效率不统一的问题,皮带采用绝缘子同步带,有成本低,载荷低的效果。
所述尾翼5远离机架1一端设置有方向控制装置,所述方向控制装置包括电机15、螺旋桨6以及电涵道电机8,电机15与螺旋桨6相连,所述电机15、螺旋桨6及电涵道电机8均位于同一竖直面内。
通过电机15与电涵道电机8控制飞机飞行时的空中姿态,螺旋桨6控制飞机上下方向的调整,电涵道电机8控制左右方向,这样控制飞机速度变化或飞机倾斜转动等动作,由于尾翼5长,尾部一个小的力通过杠杆原理便可以实现一个较大的姿态控制力,同时螺旋桨6采用小桨叶质量轻,惯量小,控制响应速度快。
所述尾翼5上远离导向装置上还设置竖直尾翼9,所述竖直尾翼9始终朝向地面设置,加装该尾翼5的作用主要是有利于航向稳定,其次在落地时能起到一定支撑作用。
所述驱动装置包括油箱3及发动机2,使用油箱3和发动机2能提高航行能力和时间,便于长时间作业。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同,不同在于,所述方向控制装置还包括上下对称设置的电机15,所述电机15分别连接有螺旋桨6,所述螺旋桨6的中心轴线均位于同一竖直面内。所述电机15一个为正转转动,一个为反转转动,导向装置的两个螺旋桨6,且转动时有速度差,这样控制导向时,相比实施例1,能提高安全性。
Claims (10)
1.一种多旋翼直升飞行器,包括机架(1)、驱动装置、传动机构、旋翼支架、多支旋翼、尾翼(5)、同步器、保护装置(7)、方向控制装置及控制器,其特征在于,
所述旋翼支架设置在机架(1)上,多支旋翼设置在旋翼支架上,所述尾翼(5)与机架(1)相连;
所述驱动装置、控制器及同步器均设置在机架(1)内,所述同步器与驱动装置相连,同步器通过传动机构与多支旋翼相连;
所述尾翼(5)上设置有方向控制装置和保护装置(7);
所述控制器分别与驱动装置和保护装置(7)相连。
2.根据权利要求1所述一种多旋翼直升飞行器,其特征在于,所述旋翼为四只双桨叶旋翼,所述旋翼远离尾翼(5)的两只旋翼的桨叶大为大旋翼(4),其余两只旋翼的桨叶小为小旋翼(10)。
3.根据权利要求2所述一种多旋翼直升飞行器,其特征在于,所述大旋翼(4)与小旋翼(10)大小比例按1:0.6设置。
4.根据权利要求3所述一种多旋翼直升飞行器,其特征在于,所述大旋翼(4)之间旋转方向为相对转动,小旋翼(10)之间旋转方向为相对转动。
5.根据权利要求4所述一种多旋翼直升飞行器,其特征在于,所述传动机构包括主动齿轮(11),中间齿轮(12)、从动齿轮(13)及同步皮带轮,所述主动齿轮(11)与驱动装置的动力轴相连,中间齿轮(12)分别设置在一对大小旋翼(10)一端,从动齿轮(13)设置在另一对大小旋翼(10)一端,所述四只旋翼的另一端均设置有同步皮带轮,所述同步皮带轮分别通过传动皮带(14)与中间齿轮(12)和从动齿轮(13)传动相连,主动齿轮(11)分别与中间齿轮(12)啮合,中间齿轮(12)分别与从动齿轮(13)啮合。
6.根据权利要求5所述一种多旋翼直升飞行器,其特征在于,所述尾翼(5)远离机架(1)一端设置有方向控制装置,所述方向控制装置包括电机(15)、螺旋桨(6)以及电涵道电机(8),电机(15)与螺旋桨(6)相连,所述电机(15)、螺旋桨(6)及电涵道电机(8)均位于同一竖直面内。
7.根据权利要求6所述一种多旋翼直升飞行器,其特征在于,所述方向控制装置还包括上下对称设置的电机(15),所述电机(15)分别连接有螺旋桨(6),所述螺旋桨(6)的中心轴线均位于同一竖直面内。
8.根据权利要求7所述一种多旋翼直升飞行器,其特征在于,所述电机(15)一个为正转转动,一个为反转转动。
9.根据权利要求8所述一种多旋翼直升飞行器,其特征在于,所述尾翼(5)上远离方向控制装置上还设置竖直尾翼(9),所述竖直尾翼(9)始终朝向地面设置。
10.根据权利要求1~9任意一条权利要求所述一种多旋翼直升飞行器,其特征在于,所述驱动装置包括油箱(3)及发动机(2)。
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