一种结合多轴与自转旋翼机的垂直起降快速平飞飞行器制造技术

本实用新型专利技术主要涉及到无人机领域，特指一种结合多轴与自转旋翼机的垂直起降快速平飞飞行器。它由机身、旋翼、及传动系统构成，在机身上设置多个旋翼并在其尾部安装尾推桨，传动系统由单马达驱动多轴联动，各部分用齿轮及同步带连接。将多轴与自旋翼飞机的优势结合在一起，研发一种新型无人机，既可以做到在任何地形下垂直起降，又可以拥有续航时间长、不易失速的优点。

A vertical take-off and landing vehicle with multi axis and rotocraft aircraft

The utility model mainly relates to the field of UAV, in particular to a vertical take-off and landing aircraft with multi axis and rotation rotor. It is composed of a fuselage, a rotor and a transmission system. A plurality of rotor wings are set on the fuselage and tail propeller is installed at the rear of the machine. The transmission system is driven by a single motor with a multi axis linkage, and each part is connected by a gear and a synchronous belt. The advantages of multi axis and spin wing aircraft are combined to develop a new type of UAV, which can not only achieve the vertical take-off and landing in any terrain, but also have the advantages of long endurance and not easy to stall.

【技术实现步骤摘要】
一种结合多轴与自转旋翼机的垂直起降快速平飞飞行器
本专利技术主要涉及到无人机领域，特指一种结合多轴与自转旋翼机的垂直起降快速平飞飞行器。
技术介绍
随着现代科技的发展，无人机技术成为了时下的热门，无人机航拍、无人机侦查、无人机送货、无人机救灾、无人机灌溉等技术高速发展。随着人们生活娱乐方式的逐渐丰富，多轴无人机也吸引了很多普通大众，因而多轴无人机的市场需求也日益庞大。传统的多轴无人机最显著的特点是方便垂直起降，却有着续航时间短、一旦操作失误容易导致坠机等缺点。与此相比，自旋翼飞机靠着高速空气流带动旋翼被动获得升力，在飞行过程中并不需要旋翼主动提供升力，因而即使飞机发动机在空中突然熄火，飞机也不会造成失速坠落。因此相比传统多轴无人机来说，自旋翼飞机更加安全、不容易坠机，同时也有着续航时间长的优势；然而自旋翼飞机多以跑道起飞或是弹射起飞为主，无法像多轴无人机那样做到垂直起降，这样的起飞方式对场地有很大限制，比如在一些山区或是人流密集的大城市都很难找到合适起飞场地，这也限制了自旋翼飞机的市场和发挥空间。作为一个无人机产品，其稳定性和便捷性都是应当考虑的因素。将多轴与自旋翼飞机的优势结合在一起，研发一种新型无人机，既可以做到在任何地形下垂直起降，又可以拥有续航时间长、不易失速的优点，这将使无人机领域向前推进，拥有更大的市场。
技术实现思路
一种结合多轴与自转旋翼机的垂直起降快速平飞飞行器，由机身、旋翼、及传动系统构成，其特征在于，在机身上设置多个旋翼并在其尾部安装尾推桨，传动系统由单马达驱动多轴联动，各部分用齿轮及同步带连接。起降时，旋翼连接动力系统，使得飞机具有多轴机垂直起降的功能。在飞机平飞过程中，由气流吹动旋翼使旋翼旋转并产生升力，同时也满足了防止失速的要求；尾部的尾推桨则发挥其在自旋翼机上的作用，在平飞过程中提供向前的推力。由于是一个电机驱动，且要实现平飞后的自旋翼飞行，飞行器主要使用带传动来实现旋翼同步。该垂直起降快速平飞飞行器的旋翼是可变桨距的。变桨距旋翼可控制其飞行模式。该垂直起降快速平飞飞行器的机身上有四个可变桨距的旋翼，传动系统由单马达驱动四轴联动。机身优选采用四根碳杆构成工字型支架。飞行器以四轴模式垂直起飞，转为平飞模式后启动尾推桨为动力，旋翼自转提供升力，实现如旋翼机模式的快速平飞。整架飞机的质量尽量小，不断减少机身的材料，当然还要保证整架飞机的牢固，因此选择强度高、密度小的碳杆作为飞机机身连接各个部分。该垂直起降快速平飞飞行器的机身支架的连接部位用木板加固。机身采用了四根碳杆构成工字型支架，连接部位用木板加固，使其重量与稳定性达到最优。本专利技术主要基于现有的飞行器飞行模式，优化了飞行器结构，使其结合多种飞行器的飞行优点。本专利技术与现有机型相比具有如下优点：相较于普通固定翼飞机，起飞无需跑道且飞行不会失速，降低飞行风险；相较于直升机有较稳定的平飞姿态，且更加节能；而相较于自旋翼飞机则可以实现垂直起降。其起飞要求低、飞行风险小、飞行状态好、飞行续航强，可以在实际中可应用于载人飞行和载物飞行。附图说明图1是机体总图：1.旋翼组，2.工字形支架，3.机架上部，4.机架下部。图2是旋翼组图：1.波箱，2.齿轮连杆，3.旋翼头，4.旋翼片。图3是波箱图：1.机臂夹，2.连接套，3.波箱轴承板，4.螺栓，5.短螺栓，6.舵机臂连杆架。图4是旋翼头图：1.中联，2.旋翼夹，3.轴承，4.短螺栓，5.连杆，6.桨距盘。图5是机架上部图：1.木质底板(上)，2.木质地板(下)，3.碳管架，4.电机架，5.碳管，6.轴承，7.螺栓，8.滑槽，9.螺母，10.齿轮轴，11.齿轮轴套垫圈，12.皮带槽，13.大齿轮，14.齿轮轴套。图6是机架下部图：1.碳管架，2.木质底板，3.碳管，4.皮带槽，5.齿轮轴，6.大齿轮，7.螺栓。具体实施方式下面结合附图说明，对本技术的具体实施方式作出说明。飞行器总体布局采用工字形构架。整架飞机的质量需要尽量小，在不断减少机身的材料的同时，还要保证整架飞机的牢固，因此选择了强度高、密度小的碳杆作为飞机机身连接各个部分，呈“工”字型，并辅以少量层板来保证飞机的牢固。在飞机飞行的过程中，还需要做到四个桨同步旋转，因此用同步带同步轮来实现。虽然这会造成一定的能量损耗，但从整体来看这是性价比相对较高的解决方案。在前期的设计中，利用solidworks对各部分进行分解设计，并进行模拟装配及力学分析，在确定结构的基础上确定了需要使用的具体零部件，使飞行器能进行最优状态完成飞行任务。主要的设计包括机身、旋翼、及传动系统。机身采用了四根碳杆构成工字型支架，并用层板进行连接和加固，达到又轻又稳的目的。旋翼利用改装直升机尾旋翼完成，实现变桨距控制其飞行姿态和模式切换，在尾部增设一个尾推桨，在平飞时实现自旋翼飞行。传动系统由单马达驱动四轴联动的方式，各部分用齿轮及同步带连接。由于是一个电机驱动，且要实现平飞后的自旋翼飞行，飞行器主要使用带传动来实现旋翼同步。设计机身整体净重在飞行器翼载荷承受范围内。图1所示的无人机由由四个旋翼组1、工字形支架2、机架上部3、机架下部4四个部分组成。各部分之间由碳管相连。图2所示的旋翼组由波箱1、齿轮连杆2、旋翼头3以及旋翼片4四个部分组合，其中旋翼片4通过旋翼架夹在旋翼头3上，并保证旋翼片4不能够自由的移动。旋翼头3以及波箱1通过齿轮连杆2相连，其中旋翼头3可以在齿轮连杆2上自由的上下移动，从而调节旋翼的桨距，在齿轮连杆2的底部固定有一个小齿轮槽，该齿轮槽会与皮带相连(图中未画出)，从而保证皮带带动齿轮连杆转动。图3所示的波箱由机臂夹1、连接套2、波箱轴承板3、螺栓4、短螺栓5、舵机臂连杆架6构成。由连接套2和螺栓4组成的连接杆固定上下两块波箱轴承板3。波箱轴承板3中央的小孔使得齿轮连杆能自由穿过两块波箱轴承板3。波箱轴承板3之间固定了机臂夹1，其中机臂可由短螺栓5调节机臂夹1夹持碳管的松紧，使得碳管架能稳定固定在机臂夹1上。舵机臂连杆6用于固定舵机(图中未画出)。图4所示的旋翼头由中联1、旋翼夹2、轴承3、短螺栓4、连杆5、桨距盘6六部分组成。其中旋翼夹2通过短螺栓4的松紧固定旋翼片。并且旋翼夹2通过轴承3连接在中联1上，使得两个旋翼夹2都可以自由地以中联1为轴旋转。而旋翼夹2的旋转可以改变旋翼的倾角从而改变旋翼之间的桨距。连杆5分别与桨距盘6和旋翼夹2铰接，使得桨距盘6和旋翼夹2可以分别绕连杆5自由转动。其中桨距盘6还与舵机的舵机臂(图中未画出)相连，舵机臂的转动可以带动桨距盘6在齿轮连杆上上下移动，从而改变旋翼夹2之间的夹角(桨距盘6的上下移动会使旋翼夹2绕中联1转动)，并进一步改变了旋翼之间的桨距。图5所示的机架上部由木质底板(上)1、木质地板(下)2、碳管架3、电机架4、碳管5、轴承6、螺栓7、滑槽8、螺母9、齿轮轴10、齿轮轴套垫圈11、皮带槽12、大齿轮13、齿轮轴套14所构成。其中木质底板1.2由螺栓7和螺母9固定。碳管架3固定于两木质底板1、2之间，并使得碳管5能穿过整个机架，通过调节螺母9，使得碳管架3能紧密夹持碳管5。电机架4固定于木质底板(上)1，并用来安装电机(图中未画出)。电机将与齿轮轴10上的小齿轮相连，从而电机能带动齿轮轴1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合多轴与自转旋翼机的垂直起降快速平飞飞行器，由机身、旋翼、及传动系统构成，其特征在于，在机身上设置多个旋翼并在其尾部安装尾推桨，传动系统由单马达驱动多轴联动，各部分用齿轮及同步带连接。

【技术特征摘要】
1.一种结合多轴与自转旋翼机的垂直起降快速平飞飞行器，由机身、旋翼、及传动系统构成，其特征在于，在机身上设置多个旋翼并在其尾部安装尾推桨，传动系统由单马达驱动多轴联动，各部分用齿轮及同步带连接。2.根据权利要求1所述的垂直起降快速平飞飞行器，其特征在于在机身上设置的旋翼是可变桨距的。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯大虎，朱松毅，
申请(专利权)人：冯大虎，
类型：新型
国别省市：浙江,33