CN1496923A - 同轴反转式无线电控制直升飞机 - Google Patents

Abstract

一种简单地构成旋翼的驱动与控制机构，为了享受室内R/C直升机的操纵备有运动性及操作性的同轴反转式R/C直升机。设置由利用齿轮传动马达在柱的旋转轴的周围向与所述旋转轴交叉的方向可自由移动安装的下板，以及经过轴承安装在下板的中央开口部上、相对于柱可自由倾动地连接的翼片保持器以及经由控制臂连接的上板构成的旋转斜盘，与旋转斜盘向与柱的旋转轴交叉的方向移动连动，用控制臂使下侧翼片的旋转面倾动，控制机身的运动方向。机身的飞行姿势，通过上侧旋翼头和稳定器的连动旋转进行控制。

Description

同轴反转式无线电控制直升飞机

【技术领域】

本发明涉及将相互向相反方向旋转的上下旋翼头配置在同轴上的同轴反转式无线电控制直升飞机(下面称之为R/C直升机)。

【背景技术】

一般地，同轴反转式直升飞机的结构为，将上侧旋翼头和下侧旋翼头同轴地配置在机身上，通过使上下旋翼相互向相反方向旋转，同时实现升力的产生及转矩的抵消。此外，通过改变尾部螺旋桨进行的机头的方向控制，通过使上下旋翼的螺旋角经由与之分别对应设置的旋转斜盘同时向相反方向变化，在保持升力总和恒定的情况下，破坏转矩的平衡来进行(例如参照专利文献1)。

专利文献1

特开平1-101297号公报

同轴反转式直升飞机，利用前述结构，具有由于不要尾部螺旋桨，可以缩小机身的最大尺寸，旋翼的旋转全部利用浮力，所以效率高，能够在完全水平的状态悬停，左右方向舵旋转顺滑等很多优点，但反过来，由于向相反方向旋转的上下旋翼同轴地配置，所以，存在着旋翼的驱动和控制用的机构变得复杂，维修性能及运动性能比单旋翼式直升机差等问题。因此，在实际的机器上很少有在R/C直升机上采用的例子。

但是，在室内可享受操纵的室内用R/C直升机的情况下，并不一定需要高速飞行及特技飞行性能，对于使用者而言，稳定的悬停及正确的作动，特别是确保操纵的安全性是更重要的。

【发明内容】

因此，本发明鉴于现有技术中存在的问题，其目的是，获得一种简单地构成用于旋翼的驱动和控制用的机构、为了在室内享受R/C直升机的操纵备有充分的运动性及操作性能的同轴反转式R/C直升机。

为了解决前述课题，本发明的同轴反转式R/C直升机，其特征为，机身的飞行姿势通过上侧旋翼头和稳定器的旋转控制，机身的移动方向通过与旋转斜盘连接的下侧旋翼头的板的旋转面的变化来控制。

此外，本发明的同轴反转式R/C直升机，其特征为，它构造成包括由借助齿轮传动马达在柱的旋转轴周围向与所述旋转轴交叉的方向自由移动地安装的下板和通过轴承安装在下板的中央开口部上、通过相对于柱可自由倾动地连接的翼片保持器及控制臂连接的上板构成的旋转斜盘，伴随着旋转斜盘向与柱的旋转轴交叉的方向的移动，控制臂使翼片保持器倾动。

此外，本发明的同轴反转式R/C直升机，其特征为，它包括：将偏航轴控制信号与偏航轴的角速度测定信号进行比较，根据其结果切换分别驱动上侧旋翼和侧旋翼的基准脉冲，生成到两个旋翼驱动电路上的偏航轴控制电路。

此外，本发明的同轴反转式R/C直升机，为了在室内使用，上下翼片用重量轻响应性优异并且安全性高的发泡苯乙烯片形成，此外，为了缓和与安装到稳定器上的平衡锤接触时的冲击，优选地采用软橡胶。

根据本发明，旋翼驱动和控制机构简单，可以构成具有充分的运动性能和操作性的同轴反转式R/C直升机。

【附图的简单说明】

图1、是从斜前方观察时看到的本发明的一种实施形式的R/C直升机的外观图。

图2、是R/C直升机的斜后方的主要部分的外观图。

图3、是将构成R/C直升机的上下旋翼头部分展开表示的图示。

图4(A)-(C)、是说明旋翼头和稳定器杆的作动用的图示。

图5(A)-(B)、是说明在升降舵操作中的旋转斜盘的作动用的图示。

图6(A)-(B)、是说明在副翼操作中的旋转斜盘的作动用的图示。

图7(A)-(C)、是用于说明在升降舵操作中的翼片的旋转面倾斜的状态的图示。

图8、是表示偏航轴控制电路的结构例的图示。

符号说明

1  R/C直升机，2  机身，3  柱，31  外轴柱，32  内轴柱，4  上侧旋翼头，41  翼片，42  保持器，43  翼片保持器，5  下侧旋翼头，51  翼片，52  保持器，53  翼片保持器，54  轭，6  翼片倾动机构，61  旋转斜盘，62  下板，63  上板，64  控制臂，7  稳定器杆，71连杆，8  防止翻倒用支脚。

【具体实施方式】

下面参照附图说明本发明的优选实施形式。

图1是从斜前方观察时看到的本发明的一种实施形式的R/C直升机的外观，图2是表示从斜后方观察时看到的主要部分的外观，图中，标号1是R/C直升机，2是机身，3是柱，4是上侧旋翼头，5是下侧旋翼头，6是翼片倾动机构，7是稳定器，8是可自由拆装地安装在机身底部的防止翻倒用支脚。

如图3所示，柱3由从机身2内部向上方突出的中空外轴柱31和穿过其内部的中空的内轴柱32构成。外轴柱31，其下部经由齿轮31a与装备在机身内部的下侧旋翼用马达(图中未示出)的驱动轴连接，下侧旋翼头5安装在其上部。内轴柱32，将下部经由齿轮与装备在机身内部的上侧旋翼头用马达(图中未示出)的驱动轴连接，上侧旋翼头4和稳定器7安装在其上部。

上侧旋翼头4由左右翼片41a、41a构成的翼片41，固定在左右翼片41a、41a的基端部上的保持器42、42，将保持器42、42固定在两个侧部上、将翼片41与内轴柱32成一整体地连接的翼片保持器43构成。左右翼片41a、41a以固定的角度固定在翼片保持器43的两侧。上侧旋翼头4，将翼片保持器43不能摆动地连接在固定于内轴柱32的上端上的中心毂32a的外周上，以能够与内轴柱32成一整体地旋转的方式安装。翼片41以规定的螺旋角成一整体地支承在内轴柱32的上端上。

下侧旋翼头5，由左右翼片51a、51a构成的翼片51，固定在左右翼片51a、51a的基端部上的保持器52、52，将保持器52、52固定在两个侧部上、将左右翼片51a、51a成一整体地连接的翼片保持器53构成。左右翼片51a、51a以规定的角度固定到翼片保持器53的两侧。下侧旋翼头5，用销54a将翼片保持器53轴支承地安装到外轴柱31的周面上，以能够向与外轴柱31的轴向方向垂直的方向倾动适当的角度的方式整体地安装在轭54的外周上，实现与外轴柱31成一体地转动。此外，下侧旋翼头5，通过使翼片保持器53与轭54成一整体地倾动，可以增减翼片51相对于外轴柱31的旋转面的角度。

翼片倾动机构6，包括：在中央具有圆形开口部的大致为菱形的下板62和上板63构成的旋转斜盘61；其一端经由杆64a连接到上板63的端部上、另一端可自由旋转地轴支承在突出到前述翼片保持器53的下面的支脚部53a上的控制臂64；配置在机身2的内部、使作动轴突出到机架21的上面的升降舵齿轮传动马达(舵机)及副翼齿轮传动马达(图中均未示出)。

更详细地说，旋转斜盘61，使柱3穿过两个板的开口部62a、63a内，重叠地配置在机身2的机架21的上面。下板62，在两端上经由长孔62b和开口62c，长孔62b内可自由旋转地枢转安装有固定于升降舵齿轮传动马达的作动轴上的作动板65a，在开口62c内可自由旋转地枢转安装有固定于副翼齿轮传动马达的作动轴上的作动板65b，并以伴随着驱动两个齿轮传动马达、作动板65a、作动板65b分别绕驱动轴旋转移位，能够以在柱3的旋转轴周围向与该旋转轴交叉的方向移动的方式安装。上板63，经由轴承66将其下部嵌入到下板62的开口部62a内，在下板62的上面能够以与柱3的旋转轴平行地旋转的方式被支承的同时，当下板移位时，能够与所述板一起在柱3的旋转轴周围滑动移动地安装。此外，控制臂64，可自由旋转地轴支承在翼片保持器53的支脚53a上，当控制臂64沿与柱3的旋转轴交叉的方向移位时，根据该移位的方向和移位的量使翼片保持器53相对于柱3倾动。

从而，当上板63与下板62一起滑动时，其与连接在上板63的端部上的控制臂64也成一整体地滑动，与此相伴，翼片保持器53相对于柱3倾动，借此，下侧翼片51的旋转面根据旋转斜盘61的移动方向和移动量调节其方向和角度。

此外，升降舵齿轮传动马达和副翼齿轮传动马达的驱动轴，与柱3的旋转轴平行设置。

稳定器杆7，在具有上侧翼片41的大致一半长度的钢制棒体7a的两端安装适当重量的平衡锤7b、7b，相对于翼片41保持适当的交叉角度，能够与翼片41整体旋转，将其中央部可沿与内轴柱32的旋转轴交叉的方向旋转地支承在内轴柱32的上端，同时，用连杆71连接安装到翼片保持器43上。稳定器杆7和翼片41的交叉角度，根据R/C直升机1的整体尺寸，翼片41的长度，平衡锤7b的重量等条件选定，作为室内用，例如设定为41～45度左右。

此外，分别使前述上下旋翼旋转的马达及升降舵齿轮传动马达、副翼齿轮传动马达，由图中未示出的控制电路及驱动电路，一面接受从陀螺仪及加速度传感器等各种传感器来的检测信号，一面根据从操作器来的操作信号控制其驱动。

其次，对这种结构的R/C直升机1的作动进行说明。

当利用驱动电路使上下旋翼的驱动马达旋转时，各驱动轴的旋转力经由外轴柱32及内轴柱31传递给上侧旋翼头4和下侧旋翼头5，上下翼片41、51分别向相反方向旋转，使之产生飞行所必需的升力，使机身2上升。机身2的上升和下降的控制，通过调节上下翼片41、51的旋转输出进行。

在飞行过程中，由于某种原因机身2的姿势倾斜时，机身2通过支点配置在中心的上侧旋翼头4和稳定器杆7的旋转进行机械地控制，保持其稳定的姿势。

如图4所示，在水平姿势飞行的状态，稳定器杆7与上侧翼片41平行连动地旋转(同图4(A))。当由于某种原因稳定器杆7倾斜时(同图4(B)、(C))，经由连杆71翼片41倾斜，借此，起着变成与稳定器杆7平行的作用。即，如果未从外部进行任何控制、上侧旋翼头4旋转的话，离心力产生自动地将旋翼头保持在水平状态的作用，在由于外部因素机身2倾斜时，稳定器杆7保持水平，翼片41起着将机身2的姿势修正成水平的修正舵的作用，可以将机身2保持水平。

此外，机身2的前后左右的移动方向的控制，通过调节连接在旋转斜盘61上的下侧旋翼头5的翼片51的旋转面来进行。

图5及图6是表示控制机身2的移动方向时的旋转斜盘61的作动的形式。

如图5(A)所示，升降舵空挡时，柱3位于旋转斜盘61的开口部的中心，这时，翼片51的旋转面不向前后方向倾斜(图7(A))。如图5(B)所示，当驱动升降舵齿轮传动马达令作动板65a旋转，使旋转斜盘61向箭头A方向移动时，与之连动、连接到上板63上的控制臂64使翼片保持器53倾动，翼片51也倾动(图7(B))，所以，可以使机身2前进。如果使旋转斜盘61向与前述方向相反的方向移动时，翼片51的旋转面向相反方向倾动(图7(C))，可以使机身2后退。

此外，如图6(A)所示，副翼空挡时，柱3位于旋转斜盘61的开口部的中心，这时，翼片51的旋转面不向左右方向倾斜。当使机身2向左移动时，如图6(B)所示，当驱动副翼齿轮传动马达，旋转作动板65b，使旋转斜盘61向箭头B方向移动时，连接到上板63上的控制臂64使翼片保持器53倾动，由于翼片51的旋转面也倾动，所以，可以使机身2向左移动。如果使旋转斜盘61向与此相反的方向移动的话，翼片51的旋转面向相反方向倾动，可以使机身2向右移动。

即，如图5及图6所示，驱动升降舵齿轮传动马达和副翼齿轮传动马达、使旋转斜盘61移动，借此，通过位于旋转斜盘61的开口部内的柱3的中心位置相对地移位到翼片51的旋转面倾动的移位位置，将翼片51的旋转面倾斜到所需的方向，可以控制机身2的移动方向。

此外，作为机身2的机头的方向的偏航轴方向的控制，通过偏航轴控制电路调节上侧旋翼头4和下侧旋翼头5的旋转输出(转数)，可以以抵消相互相反作用的转矩的方式进行控制。

图8表示偏航轴控制电路的结构。该电路将控制偏航轴的信号，和用角速度传感器测定偏航轴角速度、与该测定值成比例的传感器输出信号，输入到比较放大电路中。在比较放大电路，比较两个输入信号，将放大该差分值的信号作为选择信号，输出到脉冲切换电路中。在脉冲切换电路中，和前述选择信号一起，分别输入基准脉冲1，基准脉冲2，及基准脉冲3，其中，基准脉冲1由控制作为上侧旋翼头4的动力1的反作用转矩与作为下侧旋翼头5的动力2的反作用转矩相同时的动力1、2的脉冲构成，基准脉冲2由控制动力1(或动力2)的反作用转矩大于动力2(或(动力1)时的动力1(或动力2)的脉冲构成，基准脉冲3由控制动力1(或动力2)的反作用转矩大于动力2(或动力1)的反作用转矩时的动力2(或动力1)的脉冲构成。并且，在脉冲切换电路中，按照由比较放大电路输入的选择信号，适当地选择前述基准脉冲1、2、3，输出到动力驱动电路1和动力驱动电路2中，借此，以抵消反作用转矩的方式调节旋翼的旋转，进行偏航轴的控制。

Claims (3)

1、一种同轴反转式无线电控制直升飞机，在将相互向相反方向旋转的上下旋翼头同轴地配置的同轴反转式无线电控制直升飞机中，其特征为，

机身的飞行姿势通过上侧旋翼头和稳定器的旋转控制，机身的移动方向通过与旋转斜盘连接的下侧旋翼头的翼片的旋转面的变化来控制。

2、如权利要求1所述的同轴反转式无线电控制直升飞机，其特征为，它构造成包括由借助齿轮传动马达在柱的旋转轴周围向与所述旋转轴交叉的方向自由移动地安装的下板和通过轴承安装在下板的中央开口部上、通过相对于柱可自由倾动地连接的翼片保持器及控制臂连接的上板构成的旋转斜盘，伴随着旋转斜盘向与柱的旋转轴交叉的方向的移动，控制臂使翼片保持器倾动。

3、如权利要求1或2所述的同轴反转式无线电控制直升飞机，其特征为，它包括：将偏航轴控制信号与偏航轴的角速度测定信号进行比较，根据其结果切换分别驱动上侧旋翼和下侧旋翼的基准脉冲，并输出到两个旋翼驱动电路上的偏航轴控制电路。

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