CN206087334U - 一种二轴飞行器 - Google Patents

Abstract

一种二轴飞行器，包括机身和动力装置，动力装置包括沿机身的宽度方向设置在机身左侧的左动力单元及其安装于机身内的左固定架、设置在机身右侧的右动力单元及其安装于机身内的右固定架，以及电子控制组件及其电源，左动力单元、右动力单元是可变总螺矩螺旋桨，还包括用于驱动和控制左可变总螺矩螺旋桨倾转的第一齿轮传动机构、用于驱动和控制右可变总螺矩螺旋桨倾转的第二齿轮传动机构。本实用新型以齿轮传动方式替代二轴飞行器传统的连杆传动，具有设计简单、结构紧凑、节省空间、工作可靠、传动比恒定、传动平稳、无旋转死点、不受摆动角度限制、效率高和寿命长的优点，不仅提高了飞行器的安全性与可靠性，而且齿轮传动不易打滑，传动损耗低。

Description

一种二轴飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行器，特别是涉及一种二轴飞行器。

背景技术

具有固定翼的飞行器通常包括机身、动力装置、机翼和尾翼。机翼和尾翼安装在机身上，动力装置安装在机身或机翼上。动力装置包括驱动单元和动力单元，驱动单元是电机或油机，动力单元包括旋翼和支承旋翼旋转的转轴。驱动单元的输出轴与动力单元的转轴共轴线，实现集成布置，也可以通过包括传动杆、齿轮的传动件连接，此实现分立布置。二轴飞行器是有别于固定翼飞行器的具有两个旋翼的飞行器，可以垂直起降，起飞受场地限制小，还可以在空中悬停，实现定位航拍。现有的二轴飞行器通常安装有一对螺距相反的不可变距的螺旋桨，通过改变螺旋桨转速和设置在螺旋桨下方的导流板的倾斜角度调整飞行姿态，气流在导流板遮挡后损失动能，被导流板导流偏转的气流只是总气流中的部分气流，姿态调整速度慢，螺旋桨频繁加减速，动力电机或动力油机会额外浪费大量的能量，机动性差。也有一些飞行器通过同步倾转两个螺旋桨以获取水平分力，进行垂直飞行向水平飞行的切换，实现高速平飞，而倾转动作由舵机、舵机臂、连杆和摇臂进行摆动控制，存在死点，摆动角度受限，传动可靠性差。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种二轴飞行器。

该技术问题可通过以下技术方案予以解决。

本实用新型提供的二轴飞行器，包括机身和动力装置，所述动力装置包括沿所述机身的宽度方向设置在所述机身左侧的左动力单元及安装于所述机身内的左固定架，设置在所述机身右侧的右动力单元及安装于所述机身内的右固定架，以及电子控制组件及其电源。所述左动力单元是左可变总螺矩螺旋桨，所述右动力单元是右可变总螺矩螺旋桨；用于驱动和控制所述左可变总螺矩螺旋桨倾转的第一齿轮传动机构；用于驱动和控制所述右可变总螺矩螺旋桨倾转的第二齿轮传动机构。

由上述方案可见，左动力单元和右动力单元都是可变总螺矩螺旋桨，其螺旋桨无需改变转速,只要通过倾转调整螺旋桨桨叶的桨距角即变螺距，就可以控制左动力单元和右动力单元的升力，以避免电机频繁加减速，节省能耗。而且，左可变总螺矩螺旋桨和右可变总螺矩螺旋桨分别由第一齿轮传动机构和第二齿轮传动机构独立驱动和控制，可以为机身的平衡提供的高效的全部气流，实现快速姿态调整。同时，以齿轮传动方式替代二轴飞行器传统的连杆传动，具有设计简单，结构紧凑、节省空间、工作可靠、传动比恒定、传动平稳、无旋转死点、不受摆动角度限制、效率高、和寿命长的优点，不仅提高了飞行器的安全性与可靠性，而且齿轮传动不易打滑，传动损耗低。

该技术问题还可通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述第一齿轮传动机构包括一端设置所述左动力单元的左机臂、左端与所述左机臂的一端连接而右端依次与所述左固定架和所述机身连接的左转轴、设置在所述左转轴的右端和左端之间通过键槽与所述左转轴固接的第一齿轮盘、安装在所述左固定架内的左传动舵机、安装在所述左传动舵机输出轴上与所述第一齿轮盘的齿轮啮合的第一齿轮，以及安装在所述左固定架的左桨叶倾转限位件，所述左桨叶倾转限位件限制所述左可变总螺矩螺旋桨的倾转；所述第二齿轮传动机构包括一端设置所述右动力单元的右机臂、右端与所述右机臂的一端连接而左端依次与所述右固定架和所述机身连接的右转轴、设置在所述右转轴的左端和右端之间通过键槽与所述右转轴固接的第二齿轮盘、安装在所述右固定架内的右传动舵机、安装在所述右传动舵机输出轴上与所述第二齿轮盘的齿轮啮合的第二齿轮，以及安装在所述右固定架的右桨叶倾转限位件，所述右桨叶倾转限位件限制所述右可变总螺矩螺旋桨的倾转。

由上述进一步的方案可见，通过传动舵机带动齿轮盘旋转，使转轴旋转限定的角度，进而使可变总螺矩螺旋桨倾转，实现飞行器的转向，可以克服包括强风的自然因素对飞行稳定的影响，解决飞行器纵向俯仰、横向滚转和绕自身垂直轴自旋的飞行稳定性，使飞行器在预定角度保持飞行平稳，提高飞行器的安全性与可靠性。

进一步地，所述第一齿轮传动机构和所述第二齿轮传动机构的组成件和结构相同，以所述机身的长度方向中心线为轴对称设置在所述机身的两侧同一水平面。可以节省飞行器空间，使结构更紧凑。

进一步地，所述左可变总螺矩螺旋桨包括左螺旋桨转轴、左动力舵机、一端与所述左动力舵机输出轴连接的左连杆、与所述左连杆另一端连接的左摇杆、与所述左摇杆铰接的左滑动推杆、与所述左滑动推杆连接的左摇臂、安装在所述左摇臂上的左螺旋桨桨叶，以及安装在底部用于加强稳定性的左加强杆；所述右可变总螺矩螺旋桨包括右螺旋桨转轴、右动力舵机、一端与所述右动力舵机输出轴连接的右连杆、与所述右连杆另一端连接的右摇杆、与所述右摇杆铰接的右滑动推杆、与所述右滑动推杆连接的右摇臂、安装在所述右摇臂上的右螺旋桨桨叶，以及安装在底部用于加强稳定性的右加强杆。

优选地，所述第一齿轮盘和所述第二齿轮盘是扇形齿轮盘，对应的扇形圆心角大于左可变总螺矩螺旋桨的转轴的倾转角上限。可以减轻部件重量，延长续航时间。

优选地，所述左可变总螺矩螺旋桨的桨叶倾转角为±45°；所述右可变总螺矩螺旋桨的桨叶倾转角为±45°。螺旋桨垂直方向的动力效率最高，每倾转一个角度动力有所下降，倾转角度设为±45°，可使飞行器在预定角度保持飞行的平稳，提高飞行器的安全性。

优选地，所述左动力单元的驱动轴与竖直方向的第一夹角为0°至8°，所述右动力单元的驱动轴与竖直方向的第二夹角与所述第一夹角相等，所述左动力单元的驱动轴延长线和所述右动力单元的驱动轴延长线的交点在机身的上方。旋翼产生的气流支承跨度大，以利于飞行器飞行更平稳。

优选地，所述机身包括上机身、下机身，以及设置在所述上机身与所述下机身之间的减震缓冲连接装置，所述上机身与所述下机身通过所述减震缓冲连接装置相互连接；所述减震缓冲连接装置包括上机身固定架、设置在上机身固定架下侧的下机身固定架和减震缓冲单元，所述减震缓冲单元分别与所述上机身固定架和所述下机身固定架连接。减震缓冲单元通过专用的上机身固定架、下机身固定架进行安装连接，可以增强减震缓冲的可靠性，有效消减起降与飞行时机身的内应力冲击，减少降落时机身内部震动，提高着陆的可靠性和安全性。

进一步地，所述机身是上小下大的锥体状机身，机身的高度大于机身的宽度，机身的长度大于机身的宽度。使飞行器整体重心降低至机身的中下部，提高飞行器的飞行稳定性，减小前飞时的空气阻力，增加飞行器的载物空间。

优选的，机身的高度与机身的宽度的比值大于1.4。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

本实用新型以齿轮传动方式替代二轴飞行器传统的连杆传动，具有设计简单、结构紧凑、节省空间、工作可靠、传动比恒定、传动平稳、无旋转死点、不受摆动角度限制、效率高和寿命长的优点，不仅提高了飞行器的安全性与可靠性，而且齿轮传动不易打滑，传动损耗低。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例的整体示意图；

图2是图1的一种视角的内部结构示意图；

图3是图1的另一种视角的内部结构示意图；

图4是图1的右动力单元的整体结构示意图；

图5是本实用新型第二实施例的整体示意图；

图6是本实用新型第三实施例的整体示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例并对照附图对本实用新型进行说明。

第一实施例

如图1-图4所示，处于正立状态的二轴飞行器，其高度方向与竖直方向重合，其长度方向沿机身前后布置，宽度方向分别垂直一机身的高度方向和长度方向。

本实施例包括机身1、动力装置2、固定架3、第一齿轮传动机构4和第二齿轮传动机构5，以及电子控制组件及其电源106。电子控制组件包括控制动力装置2转速的电子调速器107以及控制飞行器飞行的飞行控制板108。

机身1呈上小下大的锥体状，包括上机身102、下机身103，以及设置在上机身102与下机身103之间的缓冲连接装置6，上机身102与下机身103通过缓冲连接装置6相互连接，下机身103底部安装有具有缓冲功能的支撑架105，上机身102一侧安装有一摄像头104，下机身103底部中央安装有另一摄像头。（附图中未画出）机身1的高度与宽度的比值是1.5，长度大于宽度。

缓冲连接装置6包括设置在上机身103上的上机身固定架601、设置在下机身103上的下机身固定架602,以及减震缓冲单元，减震缓冲单元分别与上机身固定架601、下机身固定架602固定连接，减震缓冲单元由多个减震弹性球603组成。中部呈鼓状的中空减震球的固有弹性高，可以防止在缓冲行程中被过度挤压而失效，进一步增强减震缓冲的可靠性。

动力装置2包括左动力单元201和右动力单元202，左动力单元201和右动力单元202为正装，即螺旋桨位于机臂上侧，左动力单元201的驱动轴与竖直方向的夹角为0°，右动力单元202的驱动轴与竖直方向的夹角为0°，即处于竖直状态。左动力单元201与右动力单元202沿机身1的宽度方向设置在机身1的两侧，且安装位置是左动力单元201的驱动轴延长线和右动力单元202的驱动轴延长线的交点处于机身1的上方。

左动力单元201和右动力单元202是完全相同且以机身的长度方向中心线为轴对称设置在机身两侧的左可变总螺矩螺旋桨、右可变总螺矩螺旋桨7，右动力单元202即右可变总螺矩螺旋桨7包括右螺旋桨转轴、右动力舵机701、一端与右动力舵机701输出轴连接的右连杆702、与右连杆702另一端连接的右摇杆703、与右摇杆703铰接的右滑动推杆704、与右滑动推杆连接的右摇臂705，右摇臂705上安装有右螺旋桨，以及安装在其部用于加强稳定性的右加强杆706。

固定架3包括左固定架301和右固定架302，它们分别固定在机身1内的左右两侧，用于控制左动力单元201倾转的第一齿轮传动机构4安装于机身1内的左固定架301，用于控制右动力单元202倾转的第二齿轮传动机构5安装于机身1内的右固定架302。左固定架301和右固定架302通过一体加工成型或焊接成一体。

第一齿轮传动机构4包括左机臂401、左转轴402和左传动舵机403；左转轴402的右端依次与左固定架301和机身1连接；左转轴402的左端与左机臂401的一端连接，左动力单元201安装在左机臂401的另一端；左传动舵机403固接在左固定架301内，其输出轴上安装有第一齿轮；左转轴402的右端和左端之间还设置有通过键槽与其固接的第一齿轮盘801，第一齿轮盘801与左传动舵机403的输出轴上的第一齿轮啮合。第一齿轮盘801与左传动舵机403的输出轴位于左固定架301的同一侧。

通过左传动机构4的操作，能使左动力单元201在±45°的区间倾转。第二齿轮传动机构5包括右机臂501、右转轴502和右传动舵机503；右转轴502的左端依次与右固定架302和机身1连接；右转轴502的右端与右机臂501的一端连接，右动力单元202安装在右机臂501的另一端；右传动舵机503固接在右固定架302内，其输出轴上安装有第二齿轮；右转轴502的左端和右端之间还设置有通过键槽与其固接的第二齿轮盘802，第二齿轮盘802与右传动舵机舵机503的输出轴上的齿轮啮合。第二齿轮盘802与右传动舵机503的输出轴位于右固定架302的同一侧。

通过右传动机构5的操作，能使右动力单元202在±45°的区间倾转。第一齿轮传动机构4与第二齿轮传动机构5的组成件和结构完全相同，均是独立工作的部件，以机身1的长度方向中心线为轴对称设置在机身1的两侧同一水平面。

根据飞行需求由控制飞行器飞行的飞行控制板108单独控制第一齿轮传动机构4或第二齿轮传动机构5，分别使左动力单元201或右动力单元202倾转；而同时控制第一传动机构4与第二传动机构5，同时使左动力单元201与右动力单元202倾转。实现飞行器的转向，可以克服包括强风的自然因素对飞行稳定的影响，但左动力单元201与右动力单元202处于竖直方向时飞行器工作效率最高，还可以解决飞行器纵向俯仰、横向滚转和绕自身垂直轴自旋的飞行稳定性，使飞行器在预定角度保持飞行平稳，提高飞行器的安全性与可靠性。

第二实施例

如图5所示，本实施例二轴飞行器的结构与第一实施例基本相同，区别在于：

左动力单元201的驱动轴211与竖直方向的夹角为3°，右动力单元202的驱动轴222与竖直方向的夹角为3°。

与第一实施例相比，第二实施例的优点是气流支撑面更大，飞行更加平稳。

第三实施例

如图6所示，本实施例二轴飞行器的结构与第一实施例基本相同，区别在于：

动力单元为反装，即螺旋桨位于机臂下侧。左动力单元201的驱动轴211与机身高度方向的夹角为8°，右动力单元202的驱动轴222与竖直方向的夹角为8°。

与第一实施例相比，第三实施例的优点是气流支撑面更大，飞行更加平稳。与第二实施例相比，第三实施例的优点是重心低。

以上是结合具体的实施例对本实用新型所作的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种二轴飞行器，包括机身和动力装置，所述动力装置包括沿所述机身的宽度方向设置在所述机身左侧的左动力单元及安装于所述机身内的左固定架、设置在所述机身右侧的右动力单元及安装于所述机身内的右固定架，以及电子控制组件及其电源，

其特征在于：

所述左动力单元是左可变总螺矩螺旋桨，所述右动力单元是右可变总螺矩螺旋桨；

还包括：

用于驱动和控制所述左可变总螺矩螺旋桨倾转的第一齿轮传动机构；

用于驱动和控制所述右可变总螺矩螺旋桨倾转的第二齿轮传动机构。

2.如权利要求1所述的二轴飞行器，其特征在于：

所述第一齿轮传动机构包括一端设置所述左动力单元的左机臂、左端与所述左机臂的一端连接而右端依次与所述左固定架和所述机身连接的左转轴、设置在所述左转轴的右端和左端之间通过键槽与所述左转轴固接的第一齿轮盘、安装在所述左固定架内的左传动舵机、安装在所述左传动舵机输出轴上与所述第一齿轮盘的齿轮啮合的第一齿轮，以及安装在所述左固定架的左桨叶倾转限位件，所述左桨叶倾转限位件限制所述左可变总螺矩螺旋桨的倾转；

所述第二齿轮传动机构包括一端设置所述右动力单元的右机臂、右端与所述右机臂的一端连接而左端依次与所述右固定架和所述机身连接的右转轴、设置在所述右转轴的左端和右端之间通过键槽与所述右转轴固接的第二齿轮盘、安装在所述右固定架内的右传动舵机、安装在所述右传动舵机输出轴上与所述第二齿轮盘的齿轮啮合的第二齿轮，以及安装在所述右固定架的右桨叶倾转限位件，所述右桨叶倾转限位件限制所述右可变总螺矩螺旋桨的倾转。

3.如权利要求2所述的二轴飞行器，其特征在于：

所述第一齿轮传动机构和所述第二齿轮传动机构的组成件和结构相同，以所述机身的长度方向中心线为轴对称设置在所述机身的两侧同一水平面内。

4.如权利要求3所述的二轴飞行器，其特征在于：

所述左可变总螺矩螺旋桨包括左螺旋桨转轴、左动力舵机、一端与所述左动力舵机输出轴连接的左连杆、与所述左连杆另一端连接的左摇杆、与所述左摇杆铰接的左滑动推杆、与所述左滑动推杆连接的左摇臂、安装在所述左摇臂上的左螺旋桨桨叶，以及安装在底部用于加强稳定性的左加强杆；

所述右可变总螺矩螺旋桨包括右螺旋桨转轴、右动力舵机、一端与所述右动力舵机输出轴连接的右连杆、与所述右连杆另一端连接的右摇杆、与所述右摇杆铰接的右滑动推杆、与所述右滑动推杆连接的右摇臂、安装在所述右摇臂上的右螺旋桨桨叶，以及安装在底部用于加强稳定性的右加强杆。

5.如权利要求1至4任一项所述的二轴飞行器，其特征在于：

所述第一齿轮盘和所述第二齿轮盘是扇形齿轮盘，扇形角大于可变总螺矩螺旋桨的转轴的倾转角上限。

6.如权利要求1至4任一项所述的二轴飞行器，其特征在于：

所述左可变总螺矩螺旋桨的桨叶倾转角为±45°；所述右可变总螺矩螺旋桨的桨叶倾转角为±45°。

7.如权利要求1至4任一项所述的二轴飞行器，其特征在于：

所述左动力单元的驱动轴与竖直方向的第一夹角为0°至8°，所述右动力单元的驱动轴与竖直方向的第二夹角与所述第一夹角数值相等；

所述左动力单元的驱动轴延长线与所述右动力单元的驱动轴延长线的交点在所述机身的上方。

8.如权利要求1至4任一项所述的二轴飞行器，其特征在于：

所述机身包括上机身、下机身，以及设置在所述上机身与所述下机身之间的缓冲连接装置，所述上机身与所述下机身通过所述缓冲连接装置相互连接；

所述缓冲连接装置包括上机身固定架、下机身固定架和减震缓冲单元，所述减震缓冲单元分别与所述上机身固定架和所述下机身固定架连接。

9.如权利要求8所述的二轴飞行器，其特征在于：

所述机身是上小下大的锥体状机身；

所述锥体状机身的高度大于宽度，长度大于宽度。

10.如权利要求9所述的二轴飞行器，其特征在于：

所述锥体状机身的高度与宽度的比值大于1.4。