CN110758718A - 一种小型飞行器的变距螺旋桨和变距螺旋桨系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种小型飞行器的变距螺旋桨和变距螺旋桨系统，包括：变距螺旋桨、伺服电机、固定杆，以及数量相同的变距杆和连接杆；述变距螺旋桨和伺服电机安装于飞行器发动机轴上，固定杆固定设置于所述伺服电机上，变距杆固定设置于变距螺旋桨的叶片根部，连接杆的一端连接在固定杆的端头上，另一端连接在变距杆的端头上；伺服电机，被配置为沿发动机轴的轴向进行移动时，带动固定杆、连接杆和变距杆移动，使得变距螺旋桨的叶片在所述变距杆的带动下进行转动。本发明实施例解决了当前配装小型高空长航时无人飞行器活塞发动机的定距螺旋桨飞行包线较窄和飞行效率较低的问题，同时改善了目前没有适用于小型飞行器的变距螺旋桨的现状。
Description
技术领域
本申请涉及但不限于飞行器配件技术领域，尤指一种小型飞行器的变距螺旋桨和变距螺旋桨系统。
背景技术
航空活塞发动机因其燃油经济性而广泛应用于小型高空长航时无人飞行器上，而螺旋桨就是每一台活塞发动机必须配备的推进器。
但是，最简单常用的定螺距螺旋桨存在飞行包线范围窄的问题，而且即使在可用的飞行包线范围内也并不能保证螺旋桨效率在高效区域，由此给飞行器的总体指标性能包括飞行高度、飞行速度和飞行航时等造成了很大的限制。另一方面，应用于有人飞行器或中大型无人飞行器上的变距螺旋桨结构、电气和控制都较为复杂，不适合应用在小型无人飞行器上。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种小型飞行器的变距螺旋桨和变距螺旋桨系统，以解决现有小型飞行器上的定螺距螺旋桨存在飞行包线范围窄和飞行效率较低的问题，以及目前没有适用于小型飞行器的变距螺旋桨的现状。
本发明实施例提供一种小型飞行器的变距螺旋桨，包括：
变距螺旋桨、伺服电机、固定杆，以及数量相同的变距杆和连接杆；
所述变距螺旋桨和伺服电机安装于飞行器发动机轴上，所述固定杆固定设置于所述伺服电机上，所述变距杆固定设置于变距螺旋桨的叶片根部，连接杆的一端连接在固定杆的端头上，另一端连接在变距杆的端头上；
所述伺服电机，被配置为沿所述发动机轴的轴向进行移动时，带动固定杆、连接杆和变距杆移动，使得变距螺旋桨的叶片在所述变距杆的带动下进行转动。
可选地，如上所述的小型飞行器的变距螺旋桨中，所述变距杆、连接杆，以及固定杆的端头与变距螺旋桨叶片的数量相同，且分别与所述变距螺旋桨的叶片为一一对应的设置方式。
可选地，如上所述的小型飞行器的变距螺旋桨中，所述变距螺旋桨为两叶螺旋桨，所述固定杆的端头、变距杆和连接杆的数量均为两个，所述变距杆一一对应的设置于所述两叶螺旋桨的叶片上。
可选地，如上所述的小型飞行器的变距螺旋桨中，所述固定杆包括设置于伺服电机上的两个固定杆，每个固定杆的端头分别与其对应的连接杆相连接；或者，
所述固定杆穿过伺服电机和所述发动机轴，所述固定杆的两个端头分别与其对应的连接杆相连接。
可选地，如上所述的小型飞行器的变距螺旋桨中，所述固定杆的端头为球头连接节，所述连接杆与固定杆连接的端部为与所述球头连接节配合使用的连接节。
可选地，如上所述的小型飞行器的变距螺旋桨中，所述变距杆的端头为球头连接节，所述连接杆与变距杆连接的端部为与所述球头连接节配合使用的连接节。
本发明实施例还提供一种小型飞行器的变距螺旋桨系统，包括：如上述任一项所述的小型飞行器的变距螺旋桨，以及控制子系统和电气子系统；
所述控制子系统，被配置为根据飞行器的飞行高度、飞行速度和发动机转速计算出适合当前飞行条件的螺旋桨叶片的安装角和螺距；
所述电气子系统分别与所述控制子系统和所述变距螺旋桨的伺服电机相连接，被配置为根据所述控制子系统计算出的安装角和螺距驱动所述伺服电机移动到相应的位置。
可选地，如上所述的小型飞行器的变距螺旋桨系统中，所述伺服电机中配置有位移传感器，所述位移传感器与所述控制子系统相连接，被配置为将所述伺服电机的移动位置发送给所述控制子系统。
本发明实施例提供的小型飞行器的变距螺旋桨和变距螺旋桨系统，包括：变距螺旋桨、伺服电机、固定杆，以及数量相同的变距杆和连接杆；述变距螺旋桨和伺服电机安装于飞行器发动机轴上，固定杆固定设置于所述伺服电机上，变距杆固定设置于变距螺旋桨的叶片根部，连接杆的一端连接在固定杆的端头上，另一端连接在变距杆的端头上；伺服电机，被配置为沿发动机轴的轴向进行移动时，带动固定杆、连接杆和变距杆移动，使得变距螺旋桨的叶片在所述变距杆的带动下进行转动。本发明实施例提供了一种新型变距螺旋桨，解决了当前配装小型高空长航时无人飞行器活塞发动机的定距螺旋桨飞行包线较窄和飞行效率较低的问题，同时改善了目前没有适用于小型飞行器的变距螺旋桨的现状。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例提供的一种小型飞行器的变距螺旋桨的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种小型飞行器的变距螺旋桨的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
以下通过几个具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明。本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本发明实施例提供的一种小型飞行器的变距螺旋桨的结构示意图。本实施例提供的小型飞行器的变距螺旋桨可以包括：变距螺旋桨6、伺服电机2、固定杆3，以及数量相同的变距杆5和连接杆4；
变距螺旋桨6和伺服电机2安装于飞行器发动机轴1上，固定杆3固定设置于伺服电机2上，变距杆5固定设置于变距螺旋桨6的叶片根部，连接杆4的一端连接在固定杆3的端头上，另一端连接在变距杆5的端头上；
伺服电机2，被配置为沿发动机轴1的轴向进行移动时，带动固定杆3、连接杆4和变距杆5移动，使得变距螺旋桨6的叶片在变距杆5的带动下进行转动。
本发明实施例中的变距杆5、连接杆4，以及固定杆3的端头与变距螺旋桨叶片的数量可以为相同的，且分别与变距螺旋桨的叶片为一一对应的设置方式。
可选地，图2为本发明实施例提供的另一种小型飞行器的变距螺旋桨的结构示意图。如图2所示变距螺旋桨可以为两叶螺旋桨，固定杆3的端头、变距杆5和连接杆4的数量均为两个，变距杆5一一对应的设置于两叶螺旋桨的叶片上。
在本发明实施例的一种实现方式中，固定杆3包括设置于伺服电机2上的两个固定杆，每个固定杆的端头分别与其对应的连接杆4相连接。
在本发明实施例的另一种实现方式中，固定杆3穿过伺服电机2和发动机轴1，固定杆3的两个端头分别与其对应的连接杆4相连接。
对于固定杆3与连接杆4之间的连接方式，可以为：固定杆3的端头为球头连接节，连接杆4与固定杆3连接的端部为与球头连接节配合使用的连接节；
对于变距杆5与连接杆4之间的连接方式，也可以为：变距杆5的端头为球头连接节，连接杆4与变距杆5连接的端部为与球头连接节配合使用的连接节。
本发明实施例提供的小型飞行器的变距螺旋桨，为一种新型变距螺旋桨，利用安装于活塞发动机转轴1上的伺服电机2对螺旋桨6进行作用，通过变距杆5沿轴向的移动改变螺旋桨6的桨叶安装角进而改变螺旋桨6的螺距。
其中，在伺服电机2上安装有固定杆3，在螺旋桨6上安装有变距杆5，固定杆3和变距杆5通过连接杆4连接，连接杆4与固定杆3和变距杆5之间的连接方式为球头连接节。
在飞行器飞行过程中，随着飞行高度、飞行速度和发动机转速的改变，由机上控制系统按照预先设定的程序计算出当前飞行条件下的合适的螺旋桨6的螺距，再由电气系统驱动伺服电机2在发动机轴上移动执行螺旋桨变距任务。
本发明实施例提供的小型飞行器的变距螺旋桨，为利用伺服电机驱动螺旋桨改变螺距的一种新型变距螺旋桨，使得螺旋桨在不同的飞行高度、飞行速度和发动机转速条件下按照预先设定的程序计算出不同的螺距，此螺距能够让螺旋桨在当前飞行条件下发挥出最优的效率。本发明实施例可以为小型高空长航时无人飞行器在宽广的飞行包线内工作和持久的飞行航时提供可靠保障，解决了小型高空长航时无人飞行器活塞发动机螺旋桨使用包线较窄和使用效率偏低的问题，具有显著的工程应用价值。
以下通过具体实施方式对本发明实施例提供的小型飞行器的变距螺旋桨进行详细说。参考图1和图2所示，本发明实施例提供一种应用于小型高空长航时无人飞行器上的新型变距螺旋桨。
如图1和图2所示，所述的变距螺旋桨安装于发动机轴1上，同时伺服电机2也安装于发动机轴1并且可以在发动机轴上沿轴向前后移动，该伺服电机2上安装有固定杆3，固定杆3的端头是球头连接节，螺旋桨6上安装有变距杆5，变距杆5的端头也是球头连接节，连接杆4的一端通过球头连接节与固定杆3连接，连接杆4的另一端通过球头连接节与变距杆5连接。
基于本发明上述实施例提供的小型飞行器的变距螺旋桨，本发明实施例还提供一种小型飞行器的变距螺旋桨系统，可以包括：如上述任一实施例中的小型飞行器的变距螺旋桨，以及控制子系统和电气子系统；
控制子系统，被配置为根据飞行器的飞行高度、飞行速度和发动机转速计算出适合当前飞行条件的螺旋桨叶片的安装角和螺距；其中，指叶根到叶尖，3/4处的角度。
电气子系统分别与所述控制子系统和所述变距螺旋桨的伺服电机相连接，被配置为根据所述控制子系统计算出的安装角和螺距驱动所述伺服电机移动到相应的位置，使得叶片的安装角和螺距调整为计算值。
本发明实施例提供的小型飞行器的变距螺旋桨系统中，伺服电机中配置有位移传感器，该位移传感器与控制子系统相连接，被配置为将伺服电机的移动位置发送给控制子系统。
再参见图1和图2，当螺旋桨6随活塞发动机的工作而运转时，根据飞行高度、飞行速度和发动机转速等飞行参数的变化，飞行器上控制系统会按照预先设定的程序计算出正确的螺旋桨桨叶安装角和螺距，然后机上电气系统驱动所述的伺服电机2移动到预定位置，在的伺服电机2移动过程中，通过的固定杆3、连杆4和变距杆5对螺旋桨6施加作用，使得螺旋桨的桨叶安装角改变到合适值，也就是螺旋桨的螺距改变为合适值，保持螺旋桨在高效率条件下运行。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (8)
1.一种小型飞行器的变距螺旋桨，其特征在于，包括：变距螺旋桨、伺服电机、固定杆，以及数量相同的变距杆和连接杆；
所述变距螺旋桨和伺服电机安装于飞行器发动机轴上，所述固定杆固定设置于所述伺服电机上，所述变距杆固定设置于变距螺旋桨的叶片根部，连接杆的一端连接在固定杆的端头上，另一端连接在变距杆的端头上；
所述伺服电机，被配置为沿所述发动机轴的轴向进行移动时，带动固定杆、连接杆和变距杆移动，使得变距螺旋桨的叶片在所述变距杆的带动下进行转动。
2.根据权利要求1所述的小型飞行器的变距螺旋桨，其特征在于，所述变距杆、连接杆，以及固定杆的端头与变距螺旋桨叶片的数量相同，且分别与所述变距螺旋桨的叶片为一一对应的设置方式。
3.根据权利要求2所述的小型飞行器的变距螺旋桨，其特征在于，所述变距螺旋桨为两叶螺旋桨，所述固定杆的端头、变距杆和连接杆的数量均为两个，所述变距杆一一对应的设置于所述两叶螺旋桨的叶片上。
4.根据权利要求3所述的小型飞行器的变距螺旋桨，其特征在于，所述固定杆包括设置于伺服电机上的两个固定杆，每个固定杆的端头分别与其对应的连接杆相连接；或者，
所述固定杆穿过伺服电机和所述发动机轴，所述固定杆的两个端头分别与其对应的连接杆相连接。
5.根据权利要求4所述的小型飞行器的变距螺旋桨，其特征在于，所述固定杆的端头为球头连接节，所述连接杆与固定杆连接的端部为与所述球头连接节配合使用的连接节。
6.根据权利要求4所述的小型飞行器的变距螺旋桨，其特征在于，所述变距杆的端头为球头连接节，所述连接杆与变距杆连接的端部为与所述球头连接节配合使用的连接节。
7.一种小型飞行器的变距螺旋桨系统，其特征在于，包括：如权利要求1～6中任一项所述的小型飞行器的变距螺旋桨，以及控制子系统和电气子系统；
所述控制子系统，被配置为根据飞行器的飞行高度、飞行速度和发动机转速计算出适合当前飞行条件的螺旋桨叶片的安装角和螺距；
所述电气子系统分别与所述控制子系统和所述变距螺旋桨的伺服电机相连接，被配置为根据所述控制子系统计算出的安装角和螺距驱动所述伺服电机移动到相应的位置。
8.根据权利要求7所述的小型飞行器的变距螺旋桨系统，其特征在于，所述伺服电机中配置有位移传感器，所述位移传感器与所述控制子系统相连接，被配置为将所述伺服电机的移动位置发送给所述控制子系统。
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