CN206288235U - 一种用于倾转旋翼飞行器的倾转装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出的一种用于倾转旋翼飞行器的倾转装置，该倾转装置能快速实现倾转旋翼前后旋翼的同时倾转，使旋翼在竖直和水平方向间转动；在舵机不转动时，用于倾转翼飞行器时总体为静力平衡。倾转装置能实现倾转多旋翼飞行器的前后旋翼的同时倾转，倾转时反应灵敏，快速实现倾转旋翼飞行器在垂直起降、悬停和平飞间的切换。舵机行程由飞控输出电信号控制，控制精准且灵敏；舵机和导轨固定在机架上，通过飞控控制舵机转动带动舵机转臂转动，舵机转臂带动弯曲联杆及滑块在导轨上传动，滑块带动另一端的联杆，联杆带动旋翼机构转动完成倾转。倾转旋翼飞行器的布局合理，且倾转装置结构简单、对气动影响小，提高了航程航时及有效载荷。

Description

一种用于倾转旋翼飞行器的倾转装置

技术领域

本实用新型涉及一种倾转装置，具体地说，涉及一种用于倾转旋翼飞行器的倾转装置。

背景技术

随着科技的进步和飞行器设计水平的提高，各种有着独特布局和功能适应性的飞行器应运推出，倾转旋翼飞行器是其中的一种。最初的倾转旋翼飞行器为倾转双旋翼机，随着对航程航时及有效载荷需求的进一步加大，倾转四旋翼的方案得到了越来越多的研究，实现旋翼倾转的倾转装置是设计方案中的重点之一。倾转装置并没有通用设计方法，因其需适应飞行器特有的布局方式，所以具有极强的针对性，应根据所需设计的倾转四旋翼飞行器配合设计，但倾转旋翼飞行器的倾转装置设计要充分考虑机翼内部的动力传动系统的安排，紧凑的倾转驱动系统可减少对倾转旋翼飞行器机翼气动外形的影响，具有较小的质量，降低倾转旋翼飞行器机翼的动力学设计难度,并在一定程度上提高倾转装置的通用性。

发明专利201010503206.8公开了一种“倾转旋翼飞行器倾转短舱的倾转驱动机构”，该倾转驱动机构重量较大，不适用于中小型倾转旋翼机，且只适用于发动机短舱在机翼翼尖处的倾转双旋翼布局，若扩展到倾转多旋翼飞行器如倾转四旋翼，则需使用多套倾转装置，结构复杂重量增加，使得飞行器飞行效率降低。

专利201010510200.3提出一种“倾转机构及其工作方式和在倾转旋翼机上的应用”，该前后旋翼倾转装置并无联系，无法扩展到倾转四旋翼飞行器上，则一旦前后旋翼倾转时出现角度误差则会产生力矩差，从而对飞行器产生低头或抬头力矩，同时对中小型无人机而言，其结构占用空间大，结构重量比较大。

实用新型内容

为了避免现有技术存在的不足,本实用新型提出一种用于倾转旋翼飞行器的倾转装置，该倾转装置占用空间小、质量轻、对机翼气动外形影响小，能实现倾转多旋翼飞行器的前后旋翼的同时倾转，实现无人机在垂直起降、悬停和平飞间的切换。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:包括机架、固定架、四套导轨滑块机构、四套旋翼机构、四个弯曲联杆、四个联杆、两个舵机、两个舵机转臂；所述机架为L型，四个L型机架通过固定架相连接，固定架固接在机身内部，同侧L型机架间固接有安装架用于安装舵机；

所述旋翼机构包括电机、旋翼、电机支架，四套旋翼机构分别安装在四个L型机架上，前两个竖直向上安装在电机支架上，后两个竖直向下安装于电机支架上；所述导轨滑块机构包括滑块、导轨，导轨安装在L型机架上、滑块套在导轨上沿长度方向传动；舵机转臂与舵机转轴相连控制转动，舵机转臂一端与弯曲联杆的一端相连，弯曲联杆的另一端与导轨滑块机构的滑块一端连接，滑块另一端与联杆一端相连，联杆另一端与旋翼机构底座相连接；同侧旋翼机构的连接方式相同，其中,弯曲联杆连接在同一舵机转臂的另一端；舵机转动带动舵机转臂转动，舵机转臂带动弯曲联杆，弯曲联杆带动滑块在导轨上传动，滑块带动另一端的联杆，联杆带动旋翼机构转动完成倾转。

弯曲联杆采用弯曲弧形结构，以避免转动后弯曲联杆接触舵机的转轴。

所述旋翼机构的电机底座上开有凹形打孔结构与联杆铰接，电机两侧固接有轴承，电机支架两侧开孔，通过电机两侧的轴承连接。

有益效果

本实用新型提出一种用于倾转旋翼飞行器的倾转装置，能快速实现倾转旋翼前后旋翼的同时倾转，使旋翼在竖直方向和水平方向间转动；在不受外力即舵机不转动时，用于倾转四旋翼飞行器时总体为静力平衡，其倾转时反应灵敏，可快速实现无人机在垂直起降、悬停和平飞间的切换；舵机行程即转动角度由飞控输出电信号控制，控制精准且灵敏，旋翼机构转动角度可通过控制舵机转动角度自由控制；使得倾转四旋翼的布局方式更加灵活，可进一步扩展飞行器的设计思路，提高航程航时及有效载荷，且倾转机构结构简单、对气动影响小、重量较轻、占用空间较小、倾转灵活、方便维修更换。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型一种用于倾转旋翼飞行器的倾转装置作进一步详细说明。

图1a为应用本实用新型的飞行器在垂直起降和悬停状态示意图。

图1b为应用本实用新型的飞行器在巡航状态的示意图。

图2a为本实用新型倾转旋翼飞行器的倾转装置安装部位示意图。

图2b为图2a中左侧倾转装置示意图。

图3为左侧倾转装置后方的装置组成示意图。

图4为图3中旋翼机构的局部放大图。

图5为图3中导轨滑块机构示意图。

图6为左侧前方导轨滑块机构示意图。

图7为倾转过程中旋翼系统倾转角度随舵机转动角度变化的曲线图。

图中:

1.飞行器 2.第一旋翼机构 3.第二旋翼机构 4.第三旋翼机构 5.第四旋翼机构6.固定架 7.第一机架 8.第二机架 9.第三机架 10.第四机架 11.第一安装架 12.第二安装架 13.第一电机 14.第一电机支架 15.第一旋翼 16.第二电机支架 17.第二电机 18.第二旋翼 19.第一联杆 20.第一弯曲联杆 21.第二弯曲联杆 22.第二联杆 23.舵机 24.舵机转臂 25.第一导轨 26.第一滑块 27.第二导轨 28.第二滑块

具体实施方式

本实施例是一种用于倾转旋翼飞行器的倾转装置。

参阅图1a～图7，本实施例用于倾转旋翼飞行器的倾转装置，包括固定架、四个机架、四套导轨滑块机构、四套旋翼机构、四个弯曲联杆、四个联杆、两个舵机、两个舵机转臂；

第一旋翼机构2、第二旋翼机构3布设在机身左侧，第三旋翼机构4、第四旋翼机构5设置在机身右侧；第一旋翼机构2、第四旋翼机构5布置在机架上侧，第二旋翼机构3、第三旋翼机构4布置在机架下侧；当飞行器由垂直起降转为平飞状态时，第一旋翼机构2、第四旋翼机构5由竖直向前倾转为水平，第二旋翼机构3、第三旋翼机构4由竖直向后倾转为水平。

旋翼机构连接在机架上；机架为L型，包括四个相同的第一机架7、第二机架8、第三机架9、第四机架10，四个L型机架通过固定架6相连，固定架6固接在机身内部。第一机架7、第二机架8通过第一安装架11连接；第三机架9、第四机架10通过第二安装架12连接，第一安装架11、第二安装架12结构相同，用于安装舵机；第一旋翼机构2与第一机架7相连接，第二旋翼机构3与第二机架8相连接，第三旋翼机构4与第三机架9相连接，第四旋翼机构5与第四机架10相连接。

倾转装置于飞行器机身左右对称，本实例以飞行器机身左侧进行说明，机身右侧各部件组成、连接与运动方式与机身左侧完全相同。

第一旋翼机构2包括第一旋翼15、第一电机13、第一电机支架14，第二旋翼机构3包括第二旋翼18、第二电机17、第二电机支架16，舵机23安装在第一安装架11上；第一电机13底座与第一联杆19前端铰接，第一联杆19后端与第二滑块28前端铰接，第二滑块28后端与第一弯曲联杆20前端铰接，第一弯曲联杆20后端与舵机转臂24下端铰接；第二电机17底座与第二联杆22后端铰接，第二联杆22前端与第一滑块26后端铰接，第一滑块26前端与第二弯曲联杆21后端铰接，第二弯曲联杆21前端与舵机转臂24下端铰接。

舵机转臂24与舵机23转轴相连接，舵机23带动舵机转臂24转动，舵机转臂24上下开孔，上方与第二弯曲联杆21前端通过开孔相铰接，舵机转臂24下方与第一弯曲联杆20后端通过开孔相铰接；为避免转动后第二弯曲联杆21接触舵机23的转轴，第二弯曲联杆21前端为弯曲弧形结构；为避免转动后第一弯曲联杆20与舵机23的转轴相碰撞，第一弯曲联杆20后端同为为弯曲弧形结构。

第二电机17通过底座上的凹形开孔结构与第二联杆22铰接，第二电机17两侧有轴承；第二电机支架16两侧开孔，通过第二电机17两侧的轴承相连，从而使得第二电机17转动。第一电机13通过底座上的凹形开孔结构与第一联杆19铰接，第一电机13两侧安装有轴承，第一电机支架14两侧开孔，通过第一电机13两侧的轴承相连，使得第一电机13转动。

左后方的导轨滑块机构包括第一滑块26、第一导轨25；第一滑块26为开槽方形结构，其开槽横截面与第一导轨25横截面相同，上表面前后端开有凹形打孔结构，第一滑块26前端与第二弯曲联杆21的后端通过开孔凹形结构铰接，后端与第二联杆22通过开孔凹形结构铰接；第一导轨25为长方形结构，通过螺母螺栓与L型第二机架8上表面固定连接；第一滑块26套在第一导轨25上，沿第一导轨25的长度方向直线传动。

左前方的导轨滑块机构包括第二滑块28、第二导轨27；第二滑块28为开槽方形结构，开槽横截面与第二导轨27横截面相同，上表面前后端开有凹形打孔结构，第二滑块28前端与第一联杆19的后端通过开孔凹形结构铰接，后端与第一弯曲联杆20通过开孔凹形结构铰接；第二导轨27为长方形结构，通过螺母螺栓与L型第一机架7下表面固定连接；第二滑块28套在第二导轨27上，沿第二导轨27的长度方向直线传动。

在垂直转平飞时倾转机构的运动方式为通过舵机23转动带动舵机转臂24转动，舵机转臂24带动第一弯曲联杆20前移，带动第二弯曲联杆21后移,第一弯曲联杆20带动第二滑块28在第二导轨27上向前直线传动，第二弯曲联杆21带动第一滑块26在第一导轨25上向后直线传动,第二滑块28带动第一联杆19前移，第一滑块26带动第二联杆22后移,第一联杆19连接第一电机13底座带动第一旋翼机构2由竖直向前转向水平完成倾转，第二联杆22连接第二电机17底座带动第二旋翼机构3由竖直向后转向水平完成倾转。此时完成前后第一旋翼机构2、第二旋翼机构3同时倾转，旋翼完全转向水平，完成垂直起飞到平飞间的切换，此时旋翼提供向前的推力。切换完成后，除主动控制外舵机23锁死，平飞与垂直降落间的切换和垂直起降与平飞间的切换相反。机身右侧倾转装置各部件的组成、连接、运动方式与左侧完全相同。

飞行过程中，舵机23通过控制第一旋翼机构2、第二旋翼机构3转动完成不同角度的倾转；参考旋翼机构倾转角度随舵机转动角度变化的曲线图，通过飞控完成对舵机23的控制，以实现对第一旋翼机构2、第二旋翼机构3转动角度的控制。

Claims (3)

1.一种用于倾转旋翼飞行器的倾转装置，其特征在于:包括机架、固定架、四套导轨滑块机构、四套旋翼机构、四个弯曲联杆、四个联杆、两个舵机、两个舵机转臂；

所述机架为L型，四个L型机架通过固定架相连接，固定架固接在机身内部，同侧L型机架间固接有安装架用于安装舵机；

所述旋翼机构包括电机、旋翼、电机支架，四套旋翼机构分别安装在四个L型机架上，前两个竖直向上安装在电机支架上，后两个竖直向下安装于电机支架上；所述导轨滑块机构包括滑块、导轨，导轨安装在L型机架上、滑块套在导轨上沿长度方向传动；舵机转臂与舵机转轴相连控制转动，舵机转臂一端与弯曲联杆的一端相连，弯曲联杆的另一端与导轨滑块机构的滑块一端连接，滑块另一端与联杆一端相连，联杆另一端与旋翼机构底座相连接；同侧旋翼机构的连接方式相同，其中,弯曲联杆连接在同一舵机转臂的另一端；舵机转动带动舵机转臂转动，舵机转臂带动弯曲联杆，弯曲联杆带动滑块在导轨上传动，滑块带动另一端的联杆，联杆带动旋翼机构转动完成倾转。

2.根据权利要求1所述的用于倾转旋翼飞行器的倾转装置，其特征在于:弯曲联杆采用弯曲弧形结构，以避免转动后弯曲联杆接触舵机的转轴。

3.根据权利要求1所述的用于倾转旋翼飞行器的倾转装置，其特征在于:所述旋翼机构的电机底座上开有凹形打孔结构与联杆铰接，电机两侧固接有轴承，电机支架两侧开孔，通过电机两侧的轴承连接。