一种共轴双旋翼飞行器及其飞行控制方法技术

本发明专利技术公开了一种共轴双旋翼飞行器，属航空航天技术领域，包括机壳、动力装置、控制器、安全格栅、保护架，机壳呈环状，外表面设有流线型曲面，上表面为一平面，与安全格栅紧密配合；动力装置包括高速电动机、旋翼模块、转向模块的机轴底盘；高速电动机通过齿轮啮合驱动旋翼模块和转向模块，旋翼模块包括上旋翼、下旋翼和内啮合齿轮组，上旋翼设有上桨叶盘、下旋翼设有下桨叶盘，上桨叶盘、下桨叶盘均与内啮合齿轮组外侧面环形阵列一体固定，转向模块包括均匀阵列布置的气流导向叶片、连接杆、两调节杆、导向舵和转向机构，该飞行器结构精巧，利用共轴反向双旋翼实现飞行，由转向机构进行方向控制，动作便捷，而且机身相对较小，灵活机动性强。

【技术实现步骤摘要】
一种共轴双旋翼飞行器及其飞行控制方法
本专利技术涉及航空航天
，具体涉及一种共轴双旋翼飞行器及其飞行控制方法。
技术介绍
现今主流的旋翼直升飞行器的特点是机身相对较小，灵活机动性强，可以在多种场地起降，还可以执行诸如空中垂直飞行、悬停、侧飞、倒飞、盘旋飞行等多种特殊飞行，其美中不足之处是结构复杂、操作难度较大、维护工作繁重、使用成本很高。但是，共轴式双旋翼无人机，具有结构紧凑、机动性能优异、可靠性高、单位升力所需动力低等优点，目前世界上各个国家都在积极的开展对共轴无人机的研究工作。但是共轴无人机在飞行性能和飞行安全设计方面存在一定的难点。例如旋翼头结构复杂、零部件较多、阻力大、上下旋翼在机动过程中容易发生碰撞等缺点。现有技术CN106314785A公开了一种共轴双旋翼飞行器，主要由机身、动力装置和操控机构组成，在机身内通过万向转轴机构连接固定支架，固定支架上依次通过发送机和离合器连接减速器的输入轴，减速器为同轴设置的两个输出轴，内输出轴的顶部通过桨毂的耳片连接上旋翼螺旋桨，外输出轴顶部通过桨毂的耳片连接下旋翼螺旋桨，且内输出轴与外输出轴的旋转方向相反，内输出轴与外输出轴顶部桨毂耳片与旋转轴线之间呈6°～15°角，且上下两桨毂耳片的旋向相反。该技术方案通过对传统共轴直升机的研究，改进了共轴无人机的旋翼头结构、机身结构、扭矩调整方式，但是在方向调整中也是做得不足，为了实现方向调节设计的转动机构过于复杂。
技术实现思路
本专利技术为解决现有双旋翼飞行器的结构复杂、操作难度较大、维护工作繁重、使用成本很高等问题，我设计提出一种共轴双旋翼飞行器。为解决上述问题采取的技术方案是：一种共轴双旋翼飞行器，包括机壳、动力装置、控制器、安全格栅、保护架。所述机壳呈环状，外表面设有流线型曲面，上表面为一平面，与所述安全格栅紧密配合；所述安全格栅由若干环形框架呈环形阵列一体连接；所述动力装置包括高速电动机、旋翼模块、转向模块的机轴底盘；所述高速电动机通过齿轮啮合驱动所述旋翼模块和转向模块，所述旋翼模块包括上旋翼、下旋翼和内啮合齿轮组，所述上旋翼设有上桨叶盘、所述下旋翼设有下桨叶盘，所述上桨叶盘、所述下桨叶盘均与所述内啮合齿轮组外侧面环形阵列一体固定，以所述内啮合齿轮组中心为轴反向旋转，所述内啮合齿轮组与所述机轴底盘配合实现转动，所述内啮合齿轮组包括两组同直径大小的外齿轮和内齿轮，两所述内齿轮与所述高速电动机主轴配合实现逆向传动；所述转向模块包括均匀阵列布置的气流导向叶片、连接杆、两调节杆、导向舵和转向机构，所述气流导向叶片的截面呈上圆下尖结构，均由转轴串连均匀对称设置于所述旋翼模块下部，与所述导向舵内侧壁固定，所述导向舵呈圆环状，所述连接杆与所述气流导向叶片间隔固连，若干所述连接杆与所述调节杆连接形成多组双摇杆结构，所述调节杆由所述转向机构控制摆动；所述控制器置于所述机轴底盘中，与所述动力装置配合实现飞行；所述安全格栅固定于所述旋翼模块上端面，所述保护架固定在所述机轴底盘上表面，并保护所述控制器与所述机轴底盘。优选的，所述机壳底部均匀固定有若干支腿。优选的，所述上桨叶盘和所述下桨叶盘均设有气流曲面，所述上桨叶盘上接触面为下平坦、上凸出样式的气流导向曲面；所述下桨叶盘下接触面为上平坦、下凸出样式的气流导向曲面。优选的，所述调节杆与所述机轴底盘之间通过滑槽滑轨配合滑动。优选的，所述转动机构与所述高速电动机配合传动，通过所述控制器调整所述高速电动机的转速和转向。优选的，所述调节杆与所述转向机构之间通过齿轮齿条副实现微传动。优选的，所述控制器内设有独立电源和无线遥控设备。优选的，两所述调节杆对称设置于所述机轴底盘两侧。依照上述技术方案提出的一种共轴双旋翼飞行器，我们提供该共轴双旋翼飞行器的飞行控制方法，包括以下步骤：步骤S1：通过无线遥控技术，控制该飞行器的控制器动作；步骤S2：控制器对高速电动机给电，共轴的上桨叶盘和下桨叶盘反向极速转动，飞行器垂直升空；步骤S3：由转向模块控制所述调节杆水平方向移动，进而控制连接杆、气流导向叶片摆动，控制方式包括：<1>当两侧的调节杆同向移动时，所述气流导向叶片反向摆动一定角度后，飞行器沿着与气流导向叶片偏转等同角度飞行，<2>当两侧的调节杆异向移动时，所述气流导向叶片两方向均摆动一定角度后，飞行器沿着竖直方向按照一定速度旋转，<3>当将上述2种方式结合控制飞行器时，可对飞行器进行不同方向、不同转速的操控；步骤S4：控制所述调节杆复位，飞行器摆正呈水平飞行姿态，缓慢降低电动机转速，使得飞行器降落，完成飞行操作。本专利技术的有益效果是：该飞行器结构精巧，利用共轴反向双旋翼实现飞行，由转向机构进行方向控制，动作便捷，而且机身相对较小，灵活机动性强。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本实施例共轴双旋翼飞行器的结构示意图；图2为本实施例所述旋翼模块和所述转向机构的结构示意图；图3为本实施例所述旋翼模块的配合结构示意图；图4为本实施例所述上桨叶盘和所述下桨叶盘的转向示意图；图5为本实施例所述转动机构与所述调节杆配合结构示意图；图6为本实施例所述转动机构的结构示意图；图7为图6A处的局部放大图；图8为本实施例所述转动机构的结构示意图；图9为本实施例所述转动机构的俯视图；图10为图9中的B-B截面的剖视图；其中，1-机壳，11-上旋翼，111-上桨叶盘，1111-上桨叶盘的气流导向曲面，112-上旋翼的外齿轮，113-上旋翼的内齿轮，12-下旋翼，121-下桨叶盘，1211-下桨叶盘的气流导向曲面，122-下旋翼的外齿轮，123-下旋翼的内齿轮，13-高速电机主轴，14-转轴，15-框架，151-调节杆，152-连接架，16-气流导向叶片，17-导向舵，18-机轴底盘，181-转向机构，182-滑槽，2-动力装置，3-控制器，4-安全格栅，5-保护架，6-支腿。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。请参阅图1-3，本实施例提出一种共轴双旋翼飞行器，包括机壳1、动力装置2、控制器3、安全格栅4、保护架5。所述机壳1呈环状，外表面设有流线型曲面，上表面为一平面，与所述安全格栅4紧密配合，所述安全格栅4由若干环形框架呈环形阵列一体连接，所述动力装置2包括高速电动机、旋翼模块、转向模块的机轴底盘18，所述高速电动机通过齿轮啮合驱动所述旋翼模块和转向模块，所述旋翼模块包括上旋翼11、下旋翼12和内啮合齿轮组，所述上旋翼11设有上桨叶盘111、所述下旋翼12设有下桨叶盘121，所述上桨叶盘111、所述下桨叶盘121均与所述内啮合齿轮组外侧面环形阵列一体固定，以所述内啮合齿轮组中心为轴反向旋转，所述内啮合齿轮组与所述机轴底盘18配合实现转动，所述内啮合齿轮组包括两组同直径大小的外齿轮和内齿轮，两所述内齿轮与所述高速电动机主轴配合实现逆向传动；所述转向模块包括均匀阵列布置的气流导向叶片16、连接杆152、两调节杆151、导向舵17和转向机构，所述气流导向叶片16的截面呈上圆下尖结构，均由转轴14串连均匀对称设置于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共轴双旋翼飞行器，包括机壳、动力装置、控制器、安全格栅、保护架，其特征在于：所述机壳呈环状，外表面设有流线型曲面，上表面为一平面，与所述安全格栅紧密配合；所述安全格栅由若干环形框架呈环形阵列一体连接；所述动力装置包括高速电动机、旋翼模块、转向模块的机轴底盘；所述高速电动机通过齿轮啮合驱动所述旋翼模块和转向模块，所述旋翼模块包括上旋翼、下旋翼和内啮合齿轮组，所述上旋翼设有上桨叶盘、所述下旋翼设有下桨叶盘，所述上桨叶盘、所述下桨叶盘均与所述内啮合齿轮组外侧面环形阵列一体固定，以所述内啮合齿轮组中心为轴反向旋转，所述内啮合齿轮组与所述机轴底盘配合实现转动，所述内啮合齿轮组包括两组同直径大小的外齿轮和内齿轮，两所述内齿轮与所述高速电动机主轴配合实现逆向传动；所述转向模块包括均匀阵列布置的气流导向叶片、连接杆、两调节杆、导向舵和转向机构，所述气流导向叶片的截面呈上圆下尖结构，均由转轴串连均匀对称设置于所述旋翼模块下部，与所述导向舵内侧壁固定，所述导向舵呈圆环状，所述连接杆与所述气流导向叶片间隔固连，若干所述连接杆与所述调节杆连接形成多组双摇杆结构，所述调节杆由所述转向机构控制摆动；所述控制器置于所述机轴底盘中，与所述动力装置配合实现飞行；所述安全格栅固定于所述旋翼模块上端面，所述保护架固定在所述机轴底盘上表面，并保护所述控制器与所述机轴底盘。...

【技术特征摘要】
1.一种共轴双旋翼飞行器，包括机壳、动力装置、控制器、安全格栅、保护架，其特征在于：所述机壳呈环状，外表面设有流线型曲面，上表面为一平面，与所述安全格栅紧密配合；所述安全格栅由若干环形框架呈环形阵列一体连接；所述动力装置包括高速电动机、旋翼模块、转向模块的机轴底盘；所述高速电动机通过齿轮啮合驱动所述旋翼模块和转向模块，所述旋翼模块包括上旋翼、下旋翼和内啮合齿轮组，所述上旋翼设有上桨叶盘、所述下旋翼设有下桨叶盘，所述上桨叶盘、所述下桨叶盘均与所述内啮合齿轮组外侧面环形阵列一体固定，以所述内啮合齿轮组中心为轴反向旋转，所述内啮合齿轮组与所述机轴底盘配合实现转动，所述内啮合齿轮组包括两组同直径大小的外齿轮和内齿轮，两所述内齿轮与所述高速电动机主轴配合实现逆向传动；所述转向模块包括均匀阵列布置的气流导向叶片、连接杆、两调节杆、导向舵和转向机构，所述气流导向叶片的截面呈上圆下尖结构，均由转轴串连均匀对称设置于所述旋翼模块下部，与所述导向舵内侧壁固定，所述导向舵呈圆环状，所述连接杆与所述气流导向叶片间隔固连，若干所述连接杆与所述调节杆连接形成多组双摇杆结构，所述调节杆由所述转向机构控制摆动；所述控制器置于所述机轴底盘中，与所述动力装置配合实现飞行；所述安全格栅固定于所述旋翼模块上端面，所述保护架固定在所述机轴底盘上表面，并保护所述控制器与所述机轴底盘。2.根据权利要求1所述的共轴双旋翼飞行器，其特征在于：所述机壳底部均匀固定有若干支腿。3.根据权利要求1所述的共轴双旋翼飞行器，其特征在于：所述上桨叶盘和所述下桨叶盘均设有气流曲面，所述上桨叶盘上接触面为下平坦、上凸出样式的气流导向...

【专利技术属性】
技术研发人员：王君钰，
申请(专利权)人：王君钰，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23