油动多旋翼飞行器制造技术

载重和续航是制约多旋翼飞行器应用的主要瓶颈。常规的多旋翼无人机采用定桨距的气动方式，由电机分别驱动固定桨距的旋翼产生升力来驱动飞行器，通过改变旋翼转速来实现飞行器的平衡操纵，只能使用锂电池作为动力能源。一种油动多旋翼飞行器，包括机架、多组旋翼、引擎、变桨距机构以及可对引擎转速和变桨距机构进行控制的飞行控制系统，上述机架结构和变桨距控制方式，使得内燃机在多旋翼飞行器成功使用，有效地解决了多旋翼飞行器续航和载重。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航空
，具体涉及一种油动多旋翼飞行器。
技术介绍
相较于直升机、固定翼飞行器，多旋翼飞行器以其机械结构简单，起降方便，操控 容易的优点，在勘测、侦察、应急通信、农林保护等军、民用领域得到了广泛的应用。由于发 展较晚，多旋翼飞行器还存在一些不足之处，其中载重和续航是制约多旋翼飞行器应用的 主要瓶颈。常规的多旋翼无人机采用定桨距的气动方式，由电机分别驱动固定桨距的旋翼 产生升力来驱动飞行器，通过改变旋翼转速来实现飞行器的平衡操纵，只能使用锂电池作 为动力能源。这种气动原理的好处是简单易于实现，但是由于电池的能量密度远远低于燃 油，而常规多旋翼飞行器其控制原理决定了其无法采用内燃机驱动的方式，且变转速的控 制原理无法支持多旋翼飞行器增大翼展，迫切需要提出一种新的气动方式来突破多旋翼飞 行器续航和载重的瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种油动多旋翼飞行器及其控制方法，突破多旋翼飞行器续 航和载重的瓶颈。 本专利技术的技术方案是：一种油动多旋翼飞行器，包括机架、多组旋翼、引擎、变桨距 机构以及可对引擎转速和变桨距机构进行控制的飞行控制系统；飞行控制系统对飞行器姿 态和旋翼转速进行监测，并根据控制指令，通过调节引擎油门来控制旋翼转速，通过调节旋 翼螺距控制飞行器姿态；控制系统预先存储有旋翼升力与桨距、旋翼转速的关系数据，所述 的关系数据根据如下公式确定：其中，Y为旋翼旋转所产生升力，Cy为旋翼升力系数，P为空气密度，v为旋翼前缘相 对气流速度，S为旋翼面积；旋翼升力系数Cy与桨距成正比。 对于本专利技术的油动多旋翼飞行器控制方法，包括如下步骤： 设定额定工作转速； 建立旋翼转速-螺距-升力关系数据，所述的关系数据根据如下公式确定：其中，Y为旋翼旋转所产生升力，Cy为旋翼升力系数，P为空气密度，v为旋翼前缘相 对气流速度，S为旋翼面积；旋翼升力系数Cy与桨距成正比； 识别控制指令； 监测旋翼转速，判断是否符合额定转速，如果不符则通过调节引擎油门使其相符； 检测飞行姿态，判断是否符合控制指令，如果不符则通过调节旋翼螺距使其相符。 本专利技术的技术效果是：通过变桨距控制油动多旋翼飞行器姿态，使得内燃机驱动 在多旋翼飞行器上成功运用，有效地解决了多旋翼飞行器续航和载重。【附图说明】 图1为本专利技术飞行器的等轴测视图； 图2为本专利技术飞行器的俯视图； 图3为本专利技术飞行器的侧视图； 图4为本专利技术飞行器的传动系统示意图； 图5为本专利技术飞行器的旋翼总成示意图； 图6为本专利技术飞行器的旋翼升力系数与旋翼迎角的关系图； 图7为本专利技术飞行器的控制流程图。【具体实施方式】下面结合附图1-5说明本专利技术的【具体实施方式】。 飞行器机械部分主要由动力系统、传动系统及飞行器结构三部分组成。其特征在 于，飞行器的动力系统基于汽油发动机，采用变桨距的气动方式，飞行器结构为旋翼数量为 四的多旋翼飞行器结构，传动系统为齿轮和皮带组成的混合传动系统。 如附图1-3为飞行器的等轴测视图、飞行器的俯视图以及飞行器的侧视图，其中， 中心板6和中心板支撑架11构成了机架的主体结构，中心板6分为上下两层，上下中心板 6通过中心板支撑架11连接固定，其特征在于，中心板6和中心板支撑架11上置有不同形 状的减重孔，以达到减轻飞行器重量的目的。从中心板6四个对角线分别向外延伸出四支 悬臂梁4,作为机架和旋翼连接的机身结构，其特征在于，采用航空铝材、碳纤维或复合材料 的管状结构件，其截面可为圆或矩形。悬臂梁4和中心板6之间的固定采用管夹13进行紧 固，悬臂梁4另一端与波箱管夹27连接。中心板6上层中部为发动机架7,特征在于，在保 证结构强度的前提下，沿应力分布集中区域的边缘设置减重孔。下层中心板6和起落架12 相连。特别需要指出的是，为了改善飞行器的可靠性，飞行器所有螺丝和螺母都采用防振动 处理，螺母全部采用防松螺母，螺丝在装配时全部上螺纹胶。 飞行器的动力系统包括引擎8和电启动器9以及离合器10,其特征在于，飞行器采 用单引擎动力方式，通过传动系统将引擎8输出的功率传输到四个旋翼1上，引擎8为航空 内燃机，实施例提供的引擎8为双缸引擎，在其他实施例中，可以采用四缸或多缸引擎。启 动方式采用电启动，特征在于，通过电启动器9实现内燃机一键点火。离合器10中甩块与 引擎8动力输出轴相连，离合器10中罩杯与传动系统动力输入轴齿轮14固定，当引擎8处 于怠速时，离合器10中甩块与罩杯处于分离状态，旋翼1不会产生旋转。随着引擎8转速 提升，甩块与罩杯由分离逐渐啮合，引擎8功率得以传输到旋翼1，再通过旋翼1螺距的变化 改变旋翼1产生的升力。 飞行器的传动系统如附图4所示，其特征在于，离合器10的罩杯和输入轴齿轮14 固定，输入轴齿轮14与四个输出齿轮15的其中一个啮合，四个输出齿轮15相互啮合，每一 个输出齿轮15分别和一个同步带轮2固定在同一轴上，同步带轮2分别与连接各旋翼1的 同步带啮合。采用该设计的好处是省去了多级齿轮传动，输出齿轮15间相互啮合使得输出 齿轮15转向恰好符合四个旋翼1不同旋转方向，可由同步带轮2直接输出到旋翼1。特别 指出的是，传动系统的齿轮采用表面渗碳工艺制造，提高机械强度和耐磨性能，同时在保证 齿轮结构强度的前提下，尽可能多地设置减重孔，减轻齿轮重量。同步带按输出功率进行匹 配，应选择超出额定工作功率1. 7-2倍功率容量的同步带。 飞行器的旋翼总成如附图5所示，波箱管夹27由一块铝锭铣削而成一端和波箱17 固定，一端和悬臂梁4固定，用螺丝紧固波箱管夹27在悬臂梁4上，使其不能发生旋转或位 移。波箱17的另一端为三枚波当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油动多旋翼飞行器，包括机架、多组旋翼、引擎、变桨距机构以及可对引擎转速和变桨距机构进行控制的飞行控制系统；飞行控制系统对飞行器姿态和旋翼转速进行监测，并根据控制指令，通过调节引擎油门来控制旋翼转速，通过调节旋翼螺距控制飞行器姿态；控制系统预先存储有旋翼升力与桨距、旋翼转速的关系数据，所述的关系数据根据如下公式确定：其中，Y为旋翼旋转所产生升力，Cy为旋翼升力系数，ρ为空气密度，v为旋翼前缘相对气流速度，S为旋翼面积；旋翼升力系数Cy与桨距成正比。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志雄，付竟成，刘宝旭，王子钰，贾泽浩，初征，曲伟男，赵恒，姜欣宏，
申请(专利权)人：北京浩恒征途航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11