CN110228587A - 一种变距系统和无人飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变距系统和无人飞行器，变矩系统包括倾转机构和变距机构，所述倾转机构包括倾转舵机和第一传动组件，所述倾转舵机通过第一传动组件与变距机构相连；所述倾转舵机用于控制所述变距机构相对于倾转舵机发生倾转，所述变距机构用于调整旋翼的迎角，通过变距系统带动旋翼倾转和变距，实现无人飞行器旋翼在不同飞行模式下的快速切换及正负迎角的转换，提高了电机使用效率和无人飞行器的航时。

Description

一种变距系统和无人飞行器

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种变距系统和无人飞行器。

背景技术

随着无人机技术的发展，尤其是近几年飞控技术的快速发展，促使无人机的性能不断增强，种类趋于多样化。多旋翼无人机具有操作简单，维护简易，可垂直起降和定点悬停等优点，但是速度慢，效率低，航时短。固定翼无人机虽然具有速度快，效率高，航时长等优点，但是不能垂直起降，起飞和降落都需要较长的跑道，制约了固定翼无人机使用环境。垂直起降固定翼无人机较好地结合了多旋翼和固定翼无人机两者的的优点，具有速度快，航时长，飞行包线大等优势，又解决了在山区，岛屿，舰船等复杂区域固定翼无人机无法起飞与降落的难题，因此垂直起降无人机越来越受到大家的关注。

目前，垂直起降固定翼无人机大致可以分为三类：复合翼无人机、倾转旋翼无人机和尾座式垂直起降无人机。复合翼无人机最为常见，复合翼无人机有两套动力系统，两套动力系统各司其职，一套负责垂直起降，另外一套负责在水平飞行时提供动力。这样做虽然解决了垂直起降的问题，但是增加一套动力系统，增加了结构的重量，且负责起降的动力系统一般设置在外部，在平飞巡航时增加了很大的阻力，影响飞行效率。尾座式无人机垂直起飞较为容易实现，但降落过程比较困难，一旦降落失败容易使无人机受损。倾转旋翼无人机通过动力倾转实现动力系统从垂直到水平的相互转换，垂直起飞和降落时动力系统提供垂直方向的力克服重力，平时巡航时动力系统提供水平方向的力克服阻力。但现有技术中倾转旋翼无人机仍存在一定的问题：现有的倾转旋翼无人机使用一套动力系统，采用相同螺距的螺旋桨通过倾转动力系统来实现垂直起降和平飞。由于起降阶段和巡航阶段的飞行速度和电机提供的拉力有较大区别，通过变速调节的方式响应速度慢，调节范围小，可控性较差，很容易使得电机驱动饱和，影响某一状态下的飞行效率。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种变距系统，通过变距系统带动旋翼倾转和变距，实现无人飞行器旋翼在不同飞行模式下的快速切换及正负迎角的转换，提高了电机使用效率和无人飞行器的航时。

本发明另一目的在于提供一种包含上述机变距系统的无人飞行器。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种变距系统，包括倾转机构和变距机构，所述倾转机构包括倾转舵机和第一传动组件，所述倾转舵机通过第一传动组件与变距机构相连；所述倾转舵机用于控制所述变距机构相对于倾转舵机发生倾转，所述变距机构用于调整旋翼的迎角。

作为本发明的进一步改进：所述变距机构包括变距舵机、第二传动组件、滑动组件、连接组件，所述变距舵机通过第二传动组件带动滑动组件滑动，所述滑动组件带动所述连接组件转动实现旋翼迎角在正负迎角之间进行转换。

作为本发明的进一步改进：所述第一传动组件包括第一摇臂和第一拉杆，所述倾转舵机通过第一摇臂和第一拉杆与所述变距机构相连。

作为本发明的进一步改进：所述第二传动机构包括第二摇臂和第二拉杆，所述变距舵机通过第二摇臂和第二拉杆与所述滑动组件相连。

作为本发明的进一步改进：所述滑动组件包括滑块和导杆，所述变距舵机通过第二摇臂和第二拉杆驱动所述滑块可在导杆上滑动，带动所述连接组件转动。

作为本发明的进一步改进：所述连接组件包括桨夹和桨夹连接臂，所述滑动组件通过所述桨夹连接臂与桨夹连接，通过所述变距舵机驱动滑动组件滑动带动所述桨夹转动。

本发明还提供一种无人飞行器，包括机身、多个旋翼和上述任一项所述的变距系统，所述旋翼与变距机构相连，所述变距系统通过一连接臂与机身相连或者固定在所述机身上。

作为本发明的进一步改进：还包括动力机构，所述动力机构通过一个固定支架设置于所述倾转机构和所述变距机构之间。

作为本发明的进一步改进：所述倾转机构驱动所述动力机构和所述变距机构转动，当无人飞行器起飞或降落时，所述倾转机构驱动所述动力机构和变距机构转动至垂直向上方向以实现垂直起降；当无人飞行器平飞时，所述倾转组件驱动所述动力机构和所述变距机构转动至水平方向以提供飞行器前进的力。

作为本发明的进一步改进所述动力机构为电机，用于为旋翼旋转提供驱动力。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过变距系统的倾转机构，带动变距机构及与变距机构相连的旋翼发生倾转，实现无人飞行器垂直起降和平飞巡航不同模态的快速切换，同时实现了利用一套动力机构即可为无人飞行器的垂直起降和平飞提供所需动力；且通过变距机构能实现旋翼的变距，使得旋翼迎角可在正负迎角之间进行自由转换从而改变旋翼的升力大小，能保持飞行器稳定且提高电机使用效率。

附图说明

图1为本发明在飞行器平飞巡航状态的结构示意图。

图2为本发明在飞行器垂直起降状态的结构示意图。

图3为本发明变距机构的结构示意图。

图4为图3中变距机构的分解结构示意图。

图例说明：

1、倾转舵机；2、第一传动组件；21、第一摇臂；22、第一拉杆；3、变距舵机；4、第二传动组件；41、第二摇臂；42、第二拉杆；5、滑动组件；51、滑块；52、导杆；6、连接组件；61、桨夹；62、桨夹连接臂；7、动力机构；8、连接件；9、固定支架。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1至图4所示，一种变距系统，包括倾转机构和变距机构，倾转机构包括倾转舵机1和第一传动组件2，倾转舵机1通过第一传动组件2与变距机构相连；倾转舵机1用于控制变距机构相对于倾转舵机1发生倾转，变距机构用于调整旋翼的迎角。通过变距系统的倾转机构，带动变距机构及与变距机构相连的旋翼发生倾转，实现垂直起降和平飞巡航不同模态的快速切换；通过变距机构能实现旋翼的变距，使得旋翼迎角可在正负迎角之间进行自由转换从而改变旋翼的升力大小，能保持飞行器稳定且提高电机使用效率。

具体应用时，当安装了变距系统的无人飞行器进行起飞或降落时，倾转舵机1控制第一传动组件2带动变距机构转动至相对于倾转舵机1的垂直方向，此时，与变距机构相连的旋翼处于竖直向上方向，旋翼旋转能提供向上的升力；当安装了变距系统的无人飞行器达到一定高度后，倾转舵机1驱动第一传动组件2带动变距机构转动至水平方向，此时旋翼旋转能克服阻力提供前进的动力；通过变距机构能实现旋翼的变距，使得旋翼迎角可在正负迎角之间进行自由转换从而改变旋翼的升力大小，能保持飞行器稳定且有效提高了电机使用效率。

在本实施例中，变距机构包括变距舵机3、第二传动组件4、滑动组件5、连接组件6，变距舵机3通过第二传动组件4带动滑动组件5滑动，滑动组件5带动连接组件6转动实现旋翼迎角在正负迎角之间进行转换。当无人飞行器安装变距系统后，变距舵机3通过第二传动组件4带动滑动组件5滑动，进而带动连接组件6转动实现旋翼迎角的改变，从而改变旋翼升力的大小，从而有效提高电机的使用效率。

在优选实施例中， 第一传动组件2包括第一摇臂21和第一拉杆22，倾转舵机1通过第一摇臂21和第一拉杆22与变距机构相连。 第二传动组件4包括第二摇臂41和第二拉杆42，变距舵机3通过第二摇臂41和第二拉杆42与滑动组件5相连。

在优选实施例中，滑动组件5包括滑块51和导杆52，变距舵机3通过第二摇臂41和第二拉杆42驱动滑块51可在导杆52上滑动，带动连接组件6转动。

本实施例中，连接组件6包括桨夹61和桨夹连接臂62，滑动组件5通过桨夹连接臂62与桨夹61连接，通过变距舵机3驱动滑动组件5滑动带动桨夹61转动。在优选实施例中，滑动组件5包括滑块51和导杆52，变距舵机3通过第二传动组件4带动滑块51在导杆52上可上下滑动，从而带动桨夹连接臂62和桨夹61转动，因此带动安装在桨夹61上的旋翼发生转动，实现改变旋翼的迎角。

本发明进一步提供了一种无人飞行器，包括机身、1个以上的旋翼和上述变距系统，旋翼与变距机构相连，变距系统通过一连接件8与机身相连，也可以直接固定在机身上。

本实施例中，还包括动力机构7，动力机构7通过一个固定支架9设置于倾转机构和变距机构之间，在优选实施例中，动力机构7为电动机，也可以根据实际需要，采用其他动力机构7，如活塞发动机、涡轮发动机等等，也应属于本发明的保护范围。

具体应用时，倾转机构驱动动力机构7和变距机构转动，当无人飞行器起飞或降落时，倾转机构驱动动力机构7和变距机构转动至垂直向上方向，此时与变距机构连接旋翼也处于垂直向上的方向，动力机构7驱动旋翼旋转，从而实现垂直起降；当无人飞行器平飞时，倾转组件驱动动力机构7和变距机构转动至水平方向，此时与变距机构连接的旋翼也处于水平方向，动力机构7驱动旋翼旋转从而克服阻力提供前进的动力。变矩机构使旋翼迎角可在正负迎角之间进行自由转换从而改变旋翼的升力大小，保持飞行器稳定且有效提高电机使用效率。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，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前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种变距系统，其特征在于，包括倾转机构和变距机构，所述倾转机构包括倾转舵机（1）和第一传动组件（2），所述倾转舵机（1）通过第一传动组件（2）与变距机构相连；所述倾转舵机（1）用于控制所述变距机构相对于倾转舵机（1）发生倾转，所述变距机构用于调整旋翼的迎角。

2.根据权利要求1所述的变距系统，其特征在于，所述变距机构包括变距舵机（3）、第二传动组件（4）、滑动组件（5）、连接组件（6），所述变距舵机（3）通过第二传动组件（4）带动滑动组件（5）滑动，所述滑动组件（5）带动所述连接组件（6）转动实现旋翼迎角在正负迎角之间进行转换。

3.根据权利要求1所述的变距系统，其特征在于，所述第一传动组件（2）包括第一摇臂（21）和第一拉杆（22），所述倾转舵机（1）通过第一摇臂（21）和第一拉杆（22）与所述变距机构相连。

4.根据权利要求2所述的变距系统，其特征在于，所述第二传动组件（4）包括第二摇臂（41）和第二拉杆（42），所述变距舵机（3）通过第二摇臂（41）和第二拉杆（42）与所述滑动组件（5）相连。

5.根据权利要求4所述的变距系统，其特征在于，所述滑动组件（5）包括滑块（51）和导杆（52），所述变距舵机（3）通过第二摇臂（41）和第二拉杆（42）驱动所述滑块（51）可在导杆（52）上滑动，带动所述连接组件（6）转动。

6.根据权利要求2所述的变距系统，其特征在于，所述连接组件（6）包括桨夹（61）和桨夹连接臂（62），所述滑动组件（5）通过所述桨夹连接臂（62）与桨夹（61）连接，通过所述变距舵机（3）驱动滑动组件（5）滑动带动所述桨夹（61）转动。

7.一种无人飞行器，其特征在于，包括机身、一个以上的旋翼和如权利要求1-6中任一项所述的变距系统，所述旋翼与变距机构相连，所述变距系统通过一连接件（8）与机身相连或者固定在所述机身上。

8.根据权利要求7所述的无人飞行器，其特征在于，还包括动力机构（7），所述动力机构（7）通过一个固定支架（9）设置于所述倾转机构和所述变距机构之间。

9.根据权利要求8所述的无人飞行器，其特征在于，所述倾转机构驱动所述动力机构（7）和所述变距机构转动，当无人飞行器起飞或降落时，所述倾转机构驱动所述动力机构（7）和变距机构转动至垂直向上方向以实现垂直起降；当无人飞行器平飞时，所述倾转组件驱动所述动力机构（7）和所述变距机构转动至水平方向以减少无人飞行器前进的阻力。

10.根据权利要求8所述的无人飞行器，其特征在于，所述动力机构（7）为电机，用于为旋翼旋转提供驱动力。