CN109720566A - 有人直升机的无人化装置的主旋翼控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有人直升机的无人化的主旋翼控制系统，包括主旋翼控制装置和发动机控制装置；所述的主旋翼控制装置包括安装支架，对应固定设置在安装支架上的三个驱动部，固定设置所述的安装支架左侧的底座，分别通过枢轴设置在所述的底座上的三个杠杆式传动部，所述的传动部的左端分别可旋转地设置有上端与倾斜盘可旋转连接的适配杆，所述的传动部的右端分别通过连接杆与驱动部的输出传动连接。发明的有人直升机无人化改造装置，该装置可适用于多种有人直升机的无人化改造。它系统完善、适配性强、易于复制、结构简单，安装方便，适用于多种有直升机的无人化改造，能有效提高无人直升机的研发效率。

Description

有人直升机的无人化装置的主旋翼控制系统

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种有人直升机的无人化装置的主旋翼控制系统。

背景技术

随着科学技术的发展，无人直升机在农业植保、电力架线、森林防火等领域的应用越来越普及。无人直升机，特别是中型、大型无人直升机的市场空缺逐渐引起各界人们的关注。

自主研发的大型无人直升机因为研发成本高、周期长等原因，很难获得令人满意的效果。相比之下，用有人直升机改成无人直升机却更容易取得丰硕成果。

但是现有的有人直升机在无人化时，因为机型和需求各异，导致复制性差，改造成本高，不利于推广。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种有人直升机的无人化装置。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种有人直升机的无人化的主旋翼控制系统，包括主旋翼控制装置和发动机控制装置；

所述的主旋翼控制装置包括安装支架，对应固定设置在安装支架上的三个驱动部，固定设置所述的安装支架左侧的底座，分别通过枢轴设置在所述的底座上的三个杠杆式传动部，所述的传动部的左端分别可旋转地设置有上端与倾斜盘可旋转连接的适配杆，所述的传动部的右端分别通过连接杆与驱动部的输出传动连接；发动机控制装置包括固定设置在安装支架上的油门驱动部，由所述的油门驱动部驱动旋转的绕线盘，以及一端与所述的绕线盘固定连接，另一端与油门线固定连接的传动线。

所述的驱动部为舵机，所述的连接杆与所述的舵机的舵机臂传动连接。

所述的舵机臂上开设有多个安装孔，在所述的舵机臂上固定设置有适配块，所述的连接杆与所述的适配块可旋转连接。

底座包括底板，间隔地形成在底板两侧且顶部形成有U型连接叉的侧立座，在两侧立座中部分别对应地形成有连接耳，所述的三个传动部分别固定在所述的侧立座和连接耳处。

U型连接叉的底面为斜面以对所述的传动部进行限位。

所述的安装支架包括上下两层支撑板，两个与所述的侧立座上的传动部对应的驱动部固定在顶部支撑板两侧，一个设置在连接耳处的传动部对应的驱动部固定在下层支撑板上。

支撑板包括两侧U型支架，所述的支撑板通过定位块高度可调地定位在所述的U型支架上。

还包括与所述的安装支架固定连接的防脱板，所述的防脱板上形成有允许所述的传动线穿行的穿孔，在所述的传动线上设置有固定块以与防脱板的穿孔干涉。

还包括与所述的安装支架和底座固定连接的底安装板。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

发明的有人直升机无人化改造装置，该装置可适用于多种有人直升机的无人化改造。它系统完善、适配性强、易于复制、结构简单，安装方便，适用于多种有直升机的无人化改造，能有效提高无人直升机的研发效率，缩短研发周期，可靠保障无人机直升机的操作和使用安全。

附图说明

图1为本发明的安装位置示意图，

图2为主旋翼控制装置示意图，

图3为主旋翼控制装置前视图，

图4为主旋翼控制装置俯视图；

图5为安装支架示意图，

图6为摇臂舵机支链示意图，

图7为底座结构示意图。

图8为发动机控制装置示意图，

图9为尾旋翼控制装置示意图，

图10为尾旋翼控制装置的另一视角示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图所示，本发明的有人直升机的无人化装置的主旋翼控制系统包括主旋翼控制装置1和发动机控制装置2；

所述的主旋翼控制装置1设置在直升机倾斜盘下方的本体上，如图1所示的A部，其包括安装支架11，对应固定设置在安装支架上的三个驱动部12，固定设置所述的安装支架左侧的底座13，分别通过枢轴设置在所述的底座上的三个杠杆式传动部14，所述的传动部的左端分别可旋转地设置有上端与倾斜盘连接的适配杆15，所述的传动部的右端分别通过连接杆16与驱动部的输出传动连接。需要说明的是，上述左右仅是示例性说明，并不对结构构成约束。倾斜盘既可以上下平动，可以倾斜，倾斜盘的运动与飞机改造前的运动特性一致。

其中，所述的可旋转连接的连接机构包括转轴以及与所述的转轴配合的关节轴承。所述的传动部优选为三角形块状，连接杆、适配杆以及数轴分别平行地设置在三个角处。

优选地，所述的驱动部为舵机，所述的连接杆与所述的舵机的舵机臂17传动连接。舵机由直流电机、电机控制器、电位器和减速器等构成，整体封装在一个便于安装的外壳里的伺服单元。能够利用简单的输入信号比较精确的转动给定角度的电机系统。舵机安装了一个电位器(或角度传感器)检测输出轴转动角度，控制板根据电位器(或角度传感器)的信息对输出轴的角度进行控制盒调节，形成一个闭环的控制系统。

本发明的主旋翼控制装置，利用驱动部如舵机实现远程的无人化动力输出，动力输出采用连杆和杠杆式传动部进行传动，将舵机的输出完成向倾斜盘的动作输出，通过倾斜盘的姿态按有人无人机原有的控制系统即可实现飞机的上下左右前后的控制，实现简单便利，而且各处采用可旋转连接，如关节轴承进行动力传递，具有很好的抗干扰性和稳定性。

所述的舵机臂上开设有多个安装孔，在所述的舵机臂上固定设置有适配块，所述的连接杆与所述的适配块可旋转连接。

具体地，舵机臂通过螺栓紧固在舵机上，适配块18通过螺栓固定在舵机臂上，关节轴承通过螺栓固定在适配块上，螺杆与关节轴承，即杆端关节轴承之间通过螺纹连接并通过螺母锁紧。关节轴承与三角形传动部通过螺栓连接，三角形，优选直角三角形传动部内镶两个轴承，轴承内圈穿有一根枢轴实现其可旋转式安装。三角形传动部的另一端与关节轴承通过螺栓固定。关节轴承通过螺杆连接到适配杆上，并通过螺母锁紧。适配杆的另一端通过关节轴承与倾斜盘相连。其中，三角型传动部可以是双层板也可以是单层板，在作用力较大的使用场景建议使用双层板。

具体地，所述的底座13包括底板，间隔地形成在底板131两侧且顶部形成有U型连接叉的侧立座132，在两侧立座中部分别对应地形成有连接耳133，所述的三个等腰直角三角形式传动部的直角端分别固定在所述的侧立座和连接耳处。同时，U型连接叉的底面为斜面以对所述的传动部的底面进行限位。三个驱动部，采用顶部两个并排设置，前端中部设置一个构成空间的品字形结构，使得整体紧凑性高，而且限位结构的设置，提高运行安全性，防止误输出。

作为其中一个具体实施，安装支架11包括两侧U型支架111，所述的支撑板112通过定位块高度可调地定位在所述的U型支架上。所述的安装支架包括上下两层支撑板112、113，两个与所述的侧立座上的传动部对应的驱动部固定在顶部支撑板两侧，一个设置在连接耳处的传动部对应的驱动部固定在下层支撑板上。其中，所述的下层支撑板为两个外端分别与U型支架固定连接内端通过安装板连接件与上层支撑板固定连接，两下层支撑板间形成间隔，以便于舵机等动作部件的安装设置及传动布置。分上下两层结构，布局紧凑合理节省空间，并确保舵机臂可全行程转动无干涉。

进一步地，所述的发动机控制装置2包括固定设置在安装支架上的油门驱动部21，由所述的油门驱动部驱动旋转的绕线盘22，以及一端与所述的绕线盘固定连接，另一端与油门线固定连接的传动线23，当然，也可以使用油门线24穿过油门线接头25直接绕到绕线盘上并固定到绕线盘上，如焊接在与绕线盘固定连接的铜柱上。其中，还包括与所述的安装支架固定连接的防脱板26，所述的防脱板上形成有允许所述的传动线穿行的穿孔，在所述的传动线上设置有固定块以与防脱板的穿孔干涉。

发动机控制装置作为控制发动机输出的核心部分，集成在主旋翼控制装置中，将发动机的油门线引到发动机控制装置，通过控制对油门线的拉力实现对发动机输出的控制通过油门舵机的转动带动舵机盘适配件的转动实现对油门线的拉紧和放松，将舵机的转动角度转换成对油门的控制。而且多个舵机均设置在同一个支架上，便于接线控制。

同时，为提高整体性，还包括与所述的安装支架和底座固定连接的底安装板19，通过不同型号形状的设计，可大大提高其延展性，不仅增大装置与飞机本体的接触面积，而且使装置便于适配安装，提高对安装支架和底座的安装适配性。同时，对于不同的直升飞机，支撑座可根据不同的直升机机型进行位置或布局调整，以避免干涉。如倾斜盘中间穿轴的直升机，支撑座底板可开孔用于穿过该轴。

其中，所述的尾旋翼控制装置3包括尾舵机，一端与所述的尾舵机的尾舵机臂可旋转连接的尾翼螺杆，以及另一端与所述的尾翼螺杆旋转连接的推板，所述的推板与尾旋翼固定连接。

本发明每部分都有各自的独立性，实现了在多种直升机上的适配性，且结构简单便于安装。本发明结构稳固、布局合理，可适应直升机上震动大的安装环境，舵机行程最大化，可实现更为精准的飞行控制。本发明的安装支架，针对不同的直升机机型可进行位置或布局调整，以避免干涉。

综上所述，本发明的主旋翼控制装置位于主旋翼下方倾斜盘的下方，通过控制倾斜盘倾转来控制周期变矩。发动机控制装置位于主旋翼控制装置内部，通过拉油门线控制发动机油门大小。

优选地，还包括设置在直升机尾翼处的尾旋翼控制装置3，如图1所示的B部具体地，所述的尾旋翼控制装置3包括：尾舵机31、尾舵机臂32、与尾翼齿轮箱30固定连接的尾舵机安装件33、与所述的尾舵机安装件33固定连接的尾舵机适配板34、尾舵臂连接件35、尾连接杆36、推板37。即，尾尾舵机安装件通过螺栓安装在尾齿轮箱上，尾舵机适配板通过螺栓固定在尾舵机安装件上。尾舵机31通过螺栓固定在尾舵机适配板上。尾舵机臂32与尾舵机通过螺栓锁紧，尾舵臂连接件35通过螺栓固定到尾舵臂上。尾连接杆包括两端的关节轴承和螺杆，位于尾部的关节轴承与尾舵臂连接件之间通过螺栓连接，关节轴承与螺杆之间螺纹连接并通过螺母锁紧。尾连接杆的螺杆的另一端关节轴承与推板之间通过螺栓连接。推板37与C型件38固定连接，C型件可以转动且其转轴与尾齿轮箱30固连。C型件与C型片铰接，当它转动时会推动联轴器39沿传动轴41转动。当联轴器39向尾旋翼移动时会使尾桨的迎风角变小，反之变大。推板驱动部分与现有的有人机结构相同，具体不再赘述。

尾旋翼控制装置位于无人机本体尾管最末端，通过控制推板的摆动来控制尾旋翼的倾角。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种有人直升机的无人化的主旋翼控制系统，其特征在于，包括主旋翼控制装置和发动机控制装置；

所述的主旋翼控制装置包括安装支架，对应固定设置在安装支架上的三个驱动部，固定设置所述的安装支架左侧的底座，分别通过枢轴设置在所述的底座上的三个杠杆式传动部，所述的传动部的左端分别可旋转地设置有上端与倾斜盘可旋转连接的适配杆，所述的传动部的右端分别通过连接杆与驱动部的输出传动连接；发动机控制装置包括固定设置在安装支架上的油门驱动部，由所述的油门驱动部驱动旋转的绕线盘，以及一端与所述的绕线盘固定连接，另一端与油门线固定连接的传动线。

2.如权利要求1所述的无人化装置，其特征在于，所述的驱动部为舵机，所述的连接杆与所述的舵机的舵机臂传动连接。

3.如权利要求2所述的无人化装置，其特征在于，所述的舵机臂上开设有多个安装孔，在所述的舵机臂上固定设置有适配块，所述的连接杆与所述的适配块可旋转连接。

4.如权利要求1所述的无人化装置，其特征在于，底座包括底板，间隔地形成在底板两侧且顶部形成有U型连接叉的侧立座，在两侧立座中部分别对应地形成有连接耳，所述的三个传动部分别固定在所述的侧立座和连接耳处。

5.如权利要求4所述的无人化装置，其特征在于，U型连接叉的底面为斜面以对所述的传动部进行限位。

6.如权利要求4所述的无人化装置，其特征在于，所述的安装支架包括上下两层支撑板，两个与所述的侧立座上的传动部对应的驱动部固定在顶部支撑板两侧，一个设置在连接耳处的传动部对应的驱动部固定在下层支撑板上。

7.如权利要求1所述的无人化装置，其特征在于，支撑板包括两侧U型支架，所述的支撑板通过定位块高度可调地定位在所述的U型支架上。

8.如权利要求7所述的无人化装置，其特征在于，还包括与所述的安装支架固定连接的防脱板，所述的防脱板上形成有允许所述的传动线穿行的穿孔，在所述的传动线上设置有固定块以与防脱板的穿孔干涉。

9.如权利要求1所述的无人化装置，其特征在于，还包括与所述的安装支架和底座固定连接的底安装板。