球笼万向节构成的操纵系统及油动垂直起降固定翼无人机技术方案

本发明专利技术提供了球笼万向节构成的操纵系统及油动垂直起降固定翼无人机，包括操纵系统、尾旋翼系统、机架系统、动力系统、传动系统；机架系统包括以机架中心的纵向垂直剖面为基准对称分布有四根机臂管，机架尾部设有尾旋翼臂管，在机架两侧，两个机翼对称固定在机翼支撑杆上，第一中心板的下面安装有起落架；操纵系统通过万向节主动轴座安装于机架系统的机臂管的末端，尾旋翼系统通过尾旋翼轴座安装于机架系统的尾旋翼臂管的末端，动力系统和传动系统都固定在机架系统上；本发明专利技术主要解决了常规垂直起降固定翼无人机操纵系统复杂、在电动多旋翼机身的头部或尾部增加油动飞行动力的垂直起降固定翼无人机，需配备油动和电动双重飞行动力的问题。

Control system composed of ball cage universal joint and fixed wing UAV

The invention provides a control system composed of a ball cage universal joint and an oil powered vertical take-off and landing fixed wing UAV, including a control system, a tail rotor system, a frame system, a power system and a transmission system; the frame system includes four arm pipes symmetrically distributed based on the longitudinal vertical section of the frame center, the tail rotor arm pipes are arranged at the rear of the frame, and two wings are symmetrical on both sides of the frame Fixed on the wing support rod, the lower part of the first center plate is equipped with a landing gear; the control system is installed on the end of the arm tube of the frame system through the universal joint driving shaft seat, the tail rotor system is installed on the end of the tail rotor arm tube of the frame system through the tail rotor shaft seat, and the power system and the transmission system are fixed on the frame system; the invention mainly solves the conventional vertical take-off and landing fixation The control system of fixed wing UAV is complex, and the vertical take-off and landing fixed wing UAV, which increases the hydraulic flight power at the head or tail of the electric multi rotor fuselage, needs to be equipped with both hydraulic and electric flight power.

【技术实现步骤摘要】
球笼万向节构成的操纵系统及油动垂直起降固定翼无人机
：本专利技术涉及航空
，特别是涉及球笼万向节构成的操纵系统及油动垂直起降固定翼无人机。
技术介绍
：常见的垂直起降固定翼无人机，有电动倾转旋翼垂直起降固定翼无人机(如图1所示)、有在电动多旋翼机身的头部或尾部增加油动或电动飞行动力的垂直起降固定翼无人机(如图2、图3所示)；电动倾转旋翼垂直起降固定翼无人机在由起飞状态到飞行状态、飞行状态到悬停状态，需要旋翼的倾转转换过程，操纵系统复杂；在电动多旋翼机身的头部或尾部增加油动或电动飞行动力的垂直起降固定翼无人机，在由起飞状态到飞行状态、飞行状态到悬停状态，也需要起降旋翼和推进旋翼的转换；特别是在电动多旋翼机身的头部或尾部增加油动飞行动力的垂直起降固定翼无人机，需配备油动和电动双重飞行动力，这无疑增加了无人机的复杂性；常见的旋翼无人机有单旋翼无人机和多旋翼无人机，在单旋翼无人机操纵系统中，关键部件的自动倾斜器由内环、外环和关节轴承构成，结构复杂(如图4所示)，特别是由多个自动倾斜器构成的多旋翼无人机，不仅操纵系统结构复杂、而且维护成本高。
技术实现思路
：为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了球笼万向节构成的操纵系统及油动垂直起降固定翼无人机，它具有操纵系统简单，具备垂直起降、随时纵向飞行、随时横向飞行、随时悬停、垂直起降固定翼无人机只需要配备燃油飞行动力等优点。本专利技术所采用的技术方案是：球笼万向节构成的操纵系统及油动垂直起降固定翼无人机，包括操纵系统、尾旋翼系统、机架系统、动力系统、传动系统；它们之间的连接关系是：操纵系统通过万向节主动轴座安装于机架系统的机臂管的末端，尾旋翼系统通过尾旋翼轴座安装于机架系统的尾旋翼臂管的末端；动力系统和传动系统都固定在机架系统上。所述操纵系统：包括万向节主动轴通过轴承安装在万向节主动轴座上，万向节带轮安装在万向节主动轴上；球笼万向节星形套上设有主动轴安装孔，一个球笼万向节星形套通过主动轴安装孔固定在万向节主动轴的一端，或者两个球笼万向节星形套通过主动轴安装孔分别固定在万向节主动轴的两端；球笼万向节球形壳的外圆周上通过轴承安装有姿态调节盘，姿态调节盘可以沿着球笼万向节球形壳的轴线转动，但在球笼万向节球形壳的轴线方向上不能移动；姿态调节盘的外圆周上设置有调节盘耳朵，两个一组呈90度分布；螺旋桨固定在球笼万向节球形壳的端面上；万向节主动轴把旋转动力传递到球笼万向节星形套上；万向节主动轴座的一个端面上或者两个端面上固定有舵机安装板，舵机安装板上固定有纵向舵机和横向舵机，纵向舵机上安装有第一个舵机摇臂，横向舵机上安装有第二个舵机摇臂；一端连接第一个舵机摇臂的纵向舵机拉杆穿过限位板上设置的舵机拉杆限位孔，避免纵向舵机拉杆、横向舵机拉杆和姿态调节盘随着球笼万向节球形壳一起旋转，限位板通过限位板支撑件固定在舵机安装板上，横向舵机拉杆的一端通过第一个关节轴承连接第二个舵机摇臂，纵向舵机拉杆和横向舵机拉杆的另一端分别通过第二个关节轴承、第三个关节轴承，连接调节盘耳朵；纵向舵机的旋转操纵依次通过第一个舵机摇臂、纵向舵机拉杆、第二个关节轴承、姿态调节盘、传递到球笼万向节球形壳上，从而在纵向上改变螺旋桨旋转面与水平面的夹角；横向舵机的旋转操纵依次通过第二个舵机摇臂、第一个关节轴承、横向舵机拉杆、第三个关节轴承、姿态调节盘，传递到球笼万向节球形壳上，从而在横向上改变螺旋桨旋转面与水平面的夹角。所述尾旋翼系统：包括尾旋翼轴的一端通过轴承安装在尾旋翼轴座上，尾旋翼带轮同轴安装在尾旋翼轴上；尾旋翼轴的另一端安装有旋翼头，旋翼头的两端设有两个桨夹转轴，两个桨夹对置安装在桨夹转轴上，且桨夹可以沿着桨夹转轴转动；桨夹上设有变距摇臂，尾旋翼安装在桨夹上；变距滑环同轴安装在尾旋翼轴上，且能在尾旋翼轴的轴线方向上滑动；在变距滑环一端的外圆周上同轴安装有变距外环，变距外环可以沿着变距滑环的轴线转动，但在变距滑环轴线方向上不能移动，变距拉杆连接变距摇臂和变距外环；变距摇杆的一端连接变距滑环的另一端，且可以沿着变距摇杆转轴摆动，变距摇杆的另一端连接铰动支点的一端，且可以沿着铰动支点动端轴摆动，铰动支点的另一端连接尾旋翼座上设置的铰动支点耳朵，且可以沿着铰动支点定端轴摆动，铰动支点还能阻止变距滑环和变距摇杆随旋翼头一起转动；尾旋翼舵机安装在尾旋翼轴座上，尾旋翼舵机摇臂连接尾旋翼舵机和尾旋翼操纵拉杆的一端，尾旋翼操纵拉杆的另一端连接变距摇杆；尾旋翼舵机的旋转操纵依次通过尾旋翼舵机摇臂、尾旋翼操纵拉杆、变距摇杆、变距滑环、变距外环、变距拉杆、变距摇臂和桨夹来改变尾旋翼的正负螺距，从而实现尾旋翼推力或拉力的变换。所述机架系统：包括连接第一中心板和第二中心板的机臂管卡和尾旋翼臂管卡；机架周围的同一平面上，以机架中心的纵向垂直剖面为基准对称分布有四根机臂管，机臂管卡固定机臂管的一端；机架尾部，尾旋翼臂管卡固定尾旋翼臂管的一端；连接第一中心板和第二中心板的支撑杆固定件固定两根机翼支撑杆，两个机翼以机架中心纵向垂直剖面为基准对称固定在机翼支撑杆上；第一中心板的下面安装有起落架，起落架呈雪橇状；第一中心板和第二中心板的形状是八边形的其中一条边再向外延伸出一个长条状。所述动力系统：包括在第一中心板和第二中心板所构成的空间内，安装有发动机(包括供油系统、进气系统、排气系统和冷却系统)。所述传动系统包括三级传动子系统：一级传动子系统，包括在发动机的动力输出轴上同轴安装有一级小圆锥齿轮，并将旋转动力传递到一级小圆锥齿轮上；一级轮轴上同轴安装有第一大圆锥齿轮、一号带轮、尾旋翼主动带轮、通过轴承安装的第二大圆锥齿轮，二号带轮同轴固定在第二大圆锥齿轮上，一级小圆锥齿轮同时和第一大圆锥齿轮、第二大圆锥齿轮啮合，并把旋转动力传递到第一大圆锥齿轮、第二大圆锥齿轮、一号带轮、二号带轮和尾旋翼主动带轮上；发动机的动力输出轴的轴线和一级轮轴的轴线在同一平面上呈90度；二级传动子系统，包括第一根二级轮轴上同轴安装有第一个三号带轮、第一个万向节主动带轮、第二个万向节主动带轮，第二根二级轮轴上同轴安装有第二个三号带轮、第三个万向节主动带轮、第四个万向节主动带轮，一号带轮通过第一根二级皮带把旋转动力传递到对应的三号带轮上，驱动对应的两个万向节主动带轮，二号带轮通过第二根二级皮带把旋转动力传递到对应的三号带轮上，驱动对应的两个万向节主动带轮，尾旋翼主动带轮通过尾旋翼皮带把旋转动力传递到尾旋翼带轮上，驱动尾旋翼轴；三级传动子系统，包括四个万向节主动带轮分别通过四根三级皮带把旋转动力传递到对应的四个万向节带轮上，分别驱动对应的万向节主动轴；传动系统由此实现动力的传递。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：它具有操纵系统简单，具有垂直起降、随时纵向飞行、随时横向飞行、随时悬停、垂直起降固定翼无人机只需要配备燃油飞行动力等优点。附图说明：1、图1是常规电动倾转旋翼垂直起降固定翼无人机示意图2、图2是常规电动多旋翼机身的头部增加电动飞行动力的垂直起降固定翼无人机示意图3、图3是常规电动多旋翼机身的头部增加油动飞行动力的垂直起降固定翼无人机示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球笼万向节构成的操纵系统，特征在于：包括万向节主动轴通过轴承安装在万向节主动轴座上，万向节带轮安装在万向节主动轴上，球笼万向节星形套上设有主动轴安装孔，球笼万向节星形套通过主动轴安装孔固定在万向节主动轴的端部，球笼万向节球形壳的外圆周上通过轴承安装有姿态调节盘，姿态调节盘可以沿着球笼万向节球形壳的轴线旋转，但在球笼万向节球形壳的轴线方向上不能移动，姿态调节盘外圆周上设置有调节盘耳朵，螺旋桨固定于球笼万向节球形壳的端面，万向节主动轴把旋转动力传递到球笼万向节星形套上，万向节主动轴座的端面上固定有舵机安装板，在舵机安装板上安装有纵向舵机和横向舵机，纵向舵机上安装有第一个舵机摇臂，横向舵机上安装有第二个舵机摇臂，纵向舵机拉杆的一端连接第一个舵机摇臂，横向舵机拉杆的一端通过第一个关节轴承连接第二个舵机摇臂，纵向舵机拉杆和横向舵机拉杆的另一端分别通过第二个关节轴承、第三个关节轴承连接调节盘耳朵，纵向舵机的旋转操纵依次通过第一个舵机摇臂、纵向舵机拉杆、第二个关节轴承、姿态调节盘，传递到球笼万向节球形壳上，从而在纵向上改变螺旋桨旋转面与水平面的夹角，横向舵机的旋转操纵依次通过第二个舵机摇臂、第一个关节轴承、横向舵机拉杆、第三个关节轴承、姿态调节盘，传递到球笼万向节球形壳上，从而在横向上改变螺旋桨旋转面与水平面的夹角。/n...

【技术特征摘要】
1.一种球笼万向节构成的操纵系统，特征在于：包括万向节主动轴通过轴承安装在万向节主动轴座上，万向节带轮安装在万向节主动轴上，球笼万向节星形套上设有主动轴安装孔，球笼万向节星形套通过主动轴安装孔固定在万向节主动轴的端部，球笼万向节球形壳的外圆周上通过轴承安装有姿态调节盘，姿态调节盘可以沿着球笼万向节球形壳的轴线旋转，但在球笼万向节球形壳的轴线方向上不能移动，姿态调节盘外圆周上设置有调节盘耳朵，螺旋桨固定于球笼万向节球形壳的端面，万向节主动轴把旋转动力传递到球笼万向节星形套上，万向节主动轴座的端面上固定有舵机安装板，在舵机安装板上安装有纵向舵机和横向舵机，纵向舵机上安装有第一个舵机摇臂，横向舵机上安装有第二个舵机摇臂，纵向舵机拉杆的一端连接第一个舵机摇臂，横向舵机拉杆的一端通过第一个关节轴承连接第二个舵机摇臂，纵向舵机拉杆和横向舵机拉杆的另一端分别通过第二个关节轴承、第三个关节轴承连接调节盘耳朵，纵向舵机的旋转操纵依次通过第一个舵机摇臂、纵向舵机拉杆、第二个关节轴承、姿态调节盘，传递到球笼万向节球形壳上，从而在纵向上改变螺旋桨旋转面与水平面的夹角，横向舵机的旋转操纵依次通过第二个舵机摇臂、第一个关节轴承、横向舵机拉杆、第三个关节轴承、姿态调节盘，传递到球笼万向节球形壳上，从而在横向上改变螺旋桨旋转面与水平面的夹角。


2.根据权利要求1所述的一种球笼万向节构成的操纵系统，特征在于：球笼万向节星形套和万向节主动轴的结构还可以是一体式。


3.根据权利要求1所述的一种球笼万向节构成的操纵系统，特征在于：姿态调节盘外圆周上设置的调节盘耳朵，两个一组呈90度分布。


4.根据权利要求1所述的一种球笼万向节构成的操纵系统，特征在于：螺旋桨的结构还可以是折叠式。


5.根据权利要求1所述的一种球笼万向节构成的操纵系统，特征在于：万向节主动轴座和舵机安装板的结构还可以是一体式。


6.根据权利要求1所述的一种球笼万向节构成的操纵系统，特征在于：纵向舵机的安装位置和横向舵机的安装位置可以互换。


7.根据权利要求1所述的一种球笼万向节构成的操纵系统，特征在于：纵向舵机拉杆穿过限位板上设置的舵机拉杆限位孔。


8.根据权利要求7所述的一种球笼万向节构成的操纵系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾伟杰，
申请(专利权)人：贾伟杰，
类型：发明
国别省市：河南;41