CN205060011U - 一种油动变距四旋翼无人机旋翼-操纵系统 - Google Patents
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Abstract
一种油动变距四旋翼无人机旋翼-操纵系统，它包括扭力臂、连接旋翼轴和桨夹的旋翼头，连接变距摇臂和桨叶的桨夹，连接变距外环、变距滑环、变距内环和变距摇臂的变距拉杆，以及连接变距外环和舵机盘的舵机操纵拉杆；扭力臂固定于旋翼轴上，舵机连接舵机盘和舵机支架，舵机的旋转操纵通过舵机盘、舵机操纵拉杆、变距外环、变距滑环、变距内环、变距拉杆、变距摇臂以及桨夹传到桨叶上，实现了旋翼的操纵；旋翼轴通过轴承连接于旋翼轴支座上，旋翼轴支座的作用为支撑旋翼系统的旋转运动，安装固定舵机支架，同时也起到扭力臂的作用，避免舵机操纵拉杆以及变距外环随旋翼一起旋转。本实用新型主要解决了油动变距四旋翼无人机的操纵问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及航空技术领域，特别是涉及一种油动变距四旋翼无人机旋翼-操纵系统。
背景技术
常见的垂直起降无人机主要有油动直升机(如图1所示)、电动直升机(如图2所示)以及电动多旋翼无人机(如图4所示)等类型。
如图1和图2，常规直升机按动力系统的不同可分为油动直升机和电动直升机，其机械系统主要包含动力子系统、传动子系统、操纵子系统和旋翼子系统，其机械结构复杂，尤其是传动子系统和操纵子系统。传动子系统通常包含复杂的闭式齿轮系以及密封装置，结构复杂且加工制造成本高，装配工艺要求高。操纵子系统中最重要的部件为自动倾斜器(如图3所示)，自动倾斜器主要包含外环(不动环)、内环(动环)和关节轴承，结构复杂且加工制造成本高，装配工艺要求高。一般来说，直升机靠1个自动倾斜器进行旋翼的总距和周期变距等各通道的操纵，以实现其飞行的控制，因而其飞行动力学耦合严重，带来的直升机的手动飞行操纵和飞行控制系统技术门槛均较高。
如图4，常规电动多旋翼无人机主要机械结构为机架(或机架加可折叠机臂)，主要元器件为电池、电调、电机、飞控和螺旋桨等，通过改变各螺旋桨的转速实现飞行器的控制。其最大的优势为系统简单，成本低廉，手动飞行操纵和飞行控制系统技术门槛均较低。但是由于受电池能量密度的限制，其航时一般仅为10-30分钟，且通过单纯增加电池数量来增长其航时的方式会大大降低其负载能力。因而，相对于油动多旋翼无人机，电动多旋翼无人机(也包括电动直升机)，其最大的问题是续航性能较差。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型中的一种油动变距四旋翼无人机，它具有大载荷、长航时等优点，同时降低采购、使用和维护成本以及使用维护技术门槛。油动多旋翼的由于其动力来自于单个的油动发动机，由单个发动机将动力分配到四个旋翼，每个旋翼的转速都一致且恒定，无法像电动多旋翼那样通过改变旋翼转速来实现全集操纵控制。本实用新型提供的一种油动变距四旋翼无人机旋翼-操纵系统，解决了油动变距四旋翼无人机的操纵控制问题，为彻底解决多旋翼载重和航时问题提供了有力的技术支撑。
本实用新型所采用的技术方案是：一种油动变距四旋翼无人机旋翼-操纵系统，它主要包括扭力臂，连接旋翼轴和桨夹的旋翼头，连接变距摇臂和桨叶的桨夹，连接变距外环、变距滑环、变距内环和变距摇臂的变距拉杆，以及连接变距外环和舵机盘的舵机操纵拉杆。它们之间的位置连接关系是：扭力臂固定于旋翼轴上，其作用为，拨动变距摇臂和变距内环随旋翼轴一起旋转。舵机连接舵机盘和舵机支架，舵机的旋转操纵通过舵机盘、舵机操纵拉杆、变距外环、变距滑环、变距内环、变距拉杆、变距摇臂以及桨夹传到桨叶上，从而使桨叶迎角改变，桨叶升力大小改变，实现了旋翼的操纵。旋翼轴通过轴承连接于旋翼轴支座上，旋翼轴支座的作用为支撑旋翼系统的旋转运动，安装固定舵机支架，同时也起到扭力臂的作用，避免舵机操纵拉杆以及变距外环随旋翼一起旋转。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是解决了油动变距四旋翼无人机的操纵控制问题，为彻底解决多旋翼载重和航时问题提供了有力的技术支撑。
附图说明
图1常规油动直升机典型结构图。
图2常规电动直升机典型结构图。
图3常规油动/电动直升机自动倾斜器典型结构图。
图4常规电动多旋翼无人机典型结构图。
图5油动变距四旋翼无人机结构图。
图6油动变距四旋翼无人机旋翼-操纵系统示意图。
图7I型油动变距四旋翼无人机示意图。
图8X型油动变距四旋翼无人机示意图。
附图标记如下：
1-旋翼-操纵系统；2-动力系统-传动系统；3-机架系统；
4-旋翼轴；5-旋翼头；6-桨夹；7-桨叶；8-变距摇臂；9-变距拉杆；10-扭力臂；11-变距内环；12-变距外环；13-变距滑环；14-舵机操纵拉杆；15-舵机盘；16-舵机；17-舵机支架；18-旋翼轴支座；R1、R2、R3、R4-旋翼。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参见图1—图8，为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供的一种油动变距四旋翼无人机旋翼-操纵系统，解决了油动变距四旋翼无人机的操纵控制问题，为彻底解决多旋翼载重和航时问题提供了有力的技术支撑。
参见图6，与本实施例的油动变距四旋翼无人机旋翼-操纵系统主要构成如下：
旋翼头5连接旋翼轴4和桨夹6，桨夹6连接变距摇臂8和桨叶7，变距拉杆9连接变距外环12、变距滑环13、变距内环11和变距摇臂8，舵机操纵拉杆14连接变距外环12和舵机盘15。扭力臂10固定于旋翼轴4上，其作用为，拨动变距摇臂8和变距内环11随旋翼轴4一起旋转。舵机16连接舵机盘15和舵机支架17，舵机16的旋转操纵通过舵机盘15、舵机操纵拉杆14、变距外环12、变距滑环13、变距内环11、变距拉杆9、变距摇臂8以及桨夹6传到桨叶7上，从而使其迎角改变，升力大小改变，实现了旋翼的操纵。旋翼轴4通过轴承连接于旋翼轴支座18上，旋翼轴支座18的作用为支撑旋翼系统的旋转运动，安装固定舵机支架17，同时也起到扭力臂10的作用，避免舵机操纵拉杆14以及变距外环12随旋翼一起旋转。通过四套旋翼-操纵系统总距操纵之间的配合，可形成油动变距四旋翼无人机纵向、横向、总距和偏航的四个通道的控制。油动变距四旋翼无人机的四个旋翼的飞行模式和常规电动四旋翼的模式类似，可分为I型(如图7所示)和X型(如图8所示)。
其操纵控制原理如下：
四副旋翼同时进行总距增加或减小操纵形成了油动变距四旋翼无人机的总距操纵。
旋翼R1和R3进行总距增加/减小操纵，旋翼R2和R4进行等量反向的总距操纵，油动变距四旋翼无人机将形成偏航操纵。
对于I型油动变距四旋翼无人机，旋翼R1和R4同时进行总距增加/减小操纵，旋翼R3进行等量反向的总距操纵，油动变距四旋翼无人机将形成纵向操纵。
对于I型油动变距四旋翼无人机，旋翼R2进行总距增加/减小操纵，旋翼R4进行等量反向的总距操纵，油动变距四旋翼无人机将形成横向操纵。
对于X型油动变距四旋翼无人机，旋翼R1和R2进行总距增加/减小操纵，旋翼R3和R4进行等量反向的总距操纵，油动变距四旋翼无人机将形成纵向操纵。
对于X型油动变距四旋翼无人机，旋翼R1和R4进行总距增加/减小操纵，旋翼R2和R3进行等量反向的总距操纵，油动变距四旋翼无人机将形成横向操纵。
本实用新型的有益效果是解决了油动变距四旋翼无人机的操纵控制问题，为彻底解决多旋翼载重和航时问题提供了有力的技术支撑。
Claims (1)
1.一种油动变距四旋翼无人机旋翼-操纵系统，其特征在于：它包括扭力臂、连接旋翼轴和桨夹的旋翼头，连接变距摇臂和桨叶的桨夹，连接变距外环、变距滑环、变距内环和变距摇臂的变距拉杆，以及连接变距外环和舵机盘的舵机操纵拉杆；扭力臂固定于旋翼轴上，其作用为拨动变距摇臂和变距内环随旋翼轴一起旋转；舵机连接舵机盘和舵机支架，舵机的旋转操纵通过舵机盘、舵机操纵拉杆、变距外环、变距滑环、变距内环、变距拉杆、变距摇臂以及桨夹传到桨叶上，从而使桨叶迎角改变，桨叶升力大小改变，实现了旋翼的操纵；旋翼轴通过轴承连接于旋翼轴支座上，旋翼轴支座的作用为支撑旋翼系统的旋转运动，安装固定舵机支架，同时也起到扭力臂的作用，避免舵机操纵拉杆以及变距外环随旋翼一起旋转。
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