一种变桨距的共轴飞行器制造技术

本发明专利技术公开了一种变桨距的共轴飞行器，涉及无人机技术领域。包括机架平台，机架平台上均匀间隔设置有四个机架臂，四个机架臂构成十字形，机架臂远离机架平台的一端设置有变桨距机翼组件，机架臂上设置有若干个驱动变桨距机翼组件的动力电机，动力电机通过传动轴与变桨距机翼组件传动连接；传动轴与机架臂平行；机架平台上设置有共轴连接组件，四个机架臂上的传动轴通过共轴连接组件连接；机架臂远离机架平台的一端还设置有与变桨距机翼组件配合控制飞行姿态的导流翼组件。改变了传统控制动力电机的转速从而控制飞行器飞行方向的方式，使得操控更加稳定，升力改变更为快捷，飞行器响应更为灵敏。应更为灵敏。应更为灵敏。

【技术实现步骤摘要】
一种变桨距的共轴飞行器


[0001]本专利技术涉及无人机
，具体涉及一种变桨距的共轴飞行器。

技术介绍

[0002]现代无人机模块化已经较为成熟。但仍然是定桨距变桨速的控制方法，通过改变桨速来改变拉力。这种方案受限于电机的强度以及螺旋桨的尺寸，没法获得更大尺寸、更高载重、更高灵敏度。传统飞行器结构束缚了传统飞行器的运用。且传统无人机因为结构简单，操控逻辑也相对简单，故飞行控制逻辑局限性大，有一个固定的“前向”，前进、转向、左右滚转都相对局限，有着极高的训练成本。
[0003]变桨距的多轴飞行器，在国外也有过研究，但仍然强调的是如何在当下飞行器控制逻辑下控制新结构飞行器，并未引入额外的偏航机构。变桨距结构极少在小型飞行器上得到使用，而传统的变桨距结构是来自直升机的周期变距结构，是一种定制的大型结构。由于该结构复杂且成本较高，无法在如今模块化的民用小型飞行器上得到使用。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种小型的高灵敏度、具有较快升力响应以及具有额外变距机构的变桨距的共轴飞行器。
[0005]为达到上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]提供一种变桨距的共轴飞行器，其包括机架平台，机架平台上均匀间隔设置有四个机架臂，四个机架臂构成十字形，机架臂远离机架平台的一端设置有变桨距机翼组件，机架臂上设置有若干个驱动变桨距机翼组件的动力电机，动力电机通过传动轴与变桨距机翼组件传动连接；传动轴与机架臂平行；机架平台上设置有共轴连接组件，四个机架臂上的传动轴通过共轴连接组件连接；机架臂远离机架平台的一端还设置有与变桨距机翼组件配合控制飞行姿态的导流翼组件。
[0007]通过共轴连接组件将机架臂上的变桨距机翼组件进行连接，动力电机为变桨距机翼组件提供动力，四个传动轴在共轴连接组件的作用下有着相同的转速，从而使得整个飞行器的动力系统统一，飞行过程中，在某一动力电机失去作用时，变桨距机翼组件依旧能够继续工作，减小事故量。且改变了传统控制动力电机的转速从而控制飞行器飞行方向的方式，通过变桨距机翼组件改变桨距从而改变升力，同时通过控制导流翼组件偏转下洗气流的方式调节飞行器的偏航飞行姿态，在升力的改变时不会因为桨速的改变产生反扭力矩，使得操控更加稳定，动力电机的转速波动更小，升力改变更为快捷，飞行器响应更为灵敏。
[0008]进一步的，变桨距机翼组件包括竖直设置的动力轴，动力轴与传动轴通过联轴器传动连接，动力轴的顶端设置有伞状桨盘，伞状桨盘上对称设置有两个桨叶，桨叶与伞状桨盘转动连接，动力轴上设置有变桨距结构。
[0009]进一步的，变桨距结构包括套设在动力轴上的旋转滑环，旋转滑环通过第一连杆与桨叶连接，且第一连杆分别与桨叶和旋转滑环转动连接；旋转滑环与动力轴滑动配合，且
动力轴上设置有滑槽，滑槽沿动力轴长度方向设置；旋转滑环上设置有与滑槽滑动配合的限位块；
[0010]动力轴上还套设有控制滑环，控制滑环位于旋转滑环的下方，控制滑环与动力轴滑动配合，控制滑环与旋转滑环之间设置有上下联动轴承，上下联动轴承的内圈与控制滑环固定连接，上下联动轴承的外圈与旋转滑环固定连接；
[0011]变桨距结构还包括控制控制滑环上下移动的桨距控制组件，桨距控制组件包括pwm控制舵机，pwm控制舵机与控制滑环之间通过U形杆和第二连杆连接，U形杆的上端与控制滑环的外侧面转动连接，U形杆的下端与第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端与pwm控制舵机的驱动轴连接。
[0012]进一步的，共轴连接组件包括防护盖和四个依次啮合的锥形齿轮，锥形齿轮设置在传动轴远离变桨距机翼组件的一端；防护盖与机架平台固定连接；
[0013]动力电机包括第一电机组和第二电机组，第一电机组包括i个第一电机，若干第一电机对称设置在两个对称的机架臂上，第二电机组包括j个第二电机，若干第二电机对称设置在另外两个对称的机架臂上；i和j均为偶数，当i＝0时，j≠0；当j＝0时，i≠0；且|i
‑
j|≤2；
[0014]第一电机和第二电机均通过锥齿轮副与传动轴传动连接；且第一电机位于锥齿轮副靠近机架平台的一侧，第二电机位于锥齿轮副远离机架平台的一侧。
[0015]四个依次啮合的锥形齿轮使得相邻两个传动轴的转动方向相反，从而使得相邻两个机架臂上的变桨距机翼组件的转动方向相反；相邻两个变桨距机翼组件转动方向相反从而消除了飞行器飞行时的反扭力矩。
[0016]进一步的，伞状桨盘包括桨盘本体；桨盘本体的侧壁上均匀间隔设置有四个桨叶舵，桨叶舵与桨盘本体转动连接，桨叶与桨叶舵固定连接。根据实际情况增加桨叶的数量，从而使得变桨距机翼组件能够为飞行器提供更大的升力，实现更大载重。
[0017]进一步的，桨叶舵的轴心处以及桨盘本体上均开设有加强筋孔，加强筋孔中滑动配合有加强筋，加强筋贯穿两个桨叶，且加强筋与桨叶滑动配合。加强筋的设置能够有效增加桨叶的抗扭强度，使得飞行器的飞行能够更加稳定。
[0018]进一步的，桨盘本体的顶面设置有凹槽，且桨盘本体的顶端可拆卸连接有顶盖。凹槽的设置一方面方便对桨叶舵进行拆卸维修，也方便将加强筋贯穿两个桨叶进行安装；另一方面能够减轻本动力模块的重量，从而增加续航和增强可操作性。顶盖的设置能够避免凹槽内积尘或积水。
[0019]进一步的，导流翼组件包括平行于机架臂的翼杆，翼杆与机架臂固定连接；翼杆上转动连接有翼板；导流翼组件还包括控制翼板转动的直线舵机；翼板固定连接有偏转连接杆，偏转连接杆的顶端设置有滑槽，滑槽内滑动配合有滑杆，滑杆与直线舵机的移动块固定连接。导流翼的设置一方面通过联动控制四个翼板的转动角度实现对飞行器下洗气流的偏转，使飞行器能够稳定地实现绕飞行器中心的偏航机动；另一方面，能够有效消除反扭力矩，避免飞行器受到乱流影响产生朝向改变，使得飞行器的飞行更加稳定。
[0020]进一步的，机架臂上还设置有储存角动量的飞轮，飞轮与动力轴通过齿轮组配合连接。在飞行时，飞轮与动力轴相连，一方面可以增强飞行时系统的稳定性；另一方面，在失速时飞轮可以使飞行器获得短暂的动力，给予地面操作人员时间重启飞行器，减少事故量。
[0021]进一步的，机架臂上设置有若干立板，传动轴穿过立板，且传动轴与立板滑动配合。立板能够对传动轴进行支撑，避免传动轴在传能过程中出现振动，增强传动轴传动过程的稳定性。
[0022]本专利技术的有益效果为：
[0023]1、本专利技术通过共轴连接组件将机架臂上的变桨距机翼组件进行连接，动力电机为变桨距机翼组件提供动力，四个传动轴在共轴连接组件的作用下有着相同的转速，从而使得整个飞行器的动力系统统一，飞行过程中，在某一动力电机失去作用时，变桨距机翼组件依旧能够继续工作，减小事故量。且改变了传统控制动力电机的转速从而控制飞行器飞行方向的方式，通过变桨距机翼组件改变桨距从而改变升力，同时通过控制导流翼组件偏转下洗气流的方式调节飞行器的偏航飞行姿态，在升力的改变时不会因为桨速的改变产生反扭本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变桨距的共轴飞行器，其特征在于，包括机架平台(1)，所述机架平台(1)上均匀间隔设置有四个机架臂(2)，四个所述机架臂(2)构成十字形，所述机架臂(2)远离机架平台(1)的一端设置有变桨距机翼组件(3)，所述机架臂(2)上设置有若干个驱动变桨距机翼组件(3)的动力电机(4)，所述动力电机(4)通过传动轴(5)与变桨距机翼组件(3)传动连接；所述传动轴(5)与机架臂(2)平行；所述机架平台(1)上设置有共轴连接组件，四个所述机架臂(2)上的传动轴(5)通过共轴连接组件连接；所述机架臂(2)远离机架平台(1)的一端还设置有与变桨距机翼组件(3)配合控制飞行姿态的导流翼组件(29)。2.根据权利要求1所述的变桨距的共轴飞行器，其特征在于，所述变桨距机翼组件(3)包括竖直设置的动力轴(7)，所述动力轴(7)与传动轴(5)通过联轴器(8)传动连接，所述动力轴(7)的顶端设置有伞状桨盘(9)，所述伞状桨盘(9)上对称设置有两个桨叶(10)，所述桨叶(10)与伞状桨盘(9)转动连接，所述动力轴(7)上设置有变桨距结构。3.根据权利要求2所述的变桨距的共轴飞行器，其特征在于，所述变桨距结构包括套设在动力轴(7)上的旋转滑环(11)，所述旋转滑环(11)通过第一连杆(12)与桨叶(10)连接，且所述第一连杆(12)分别与桨叶(10)和旋转滑环(11)转动连接；所述旋转滑环(11)与动力轴(7)滑动配合，且所述动力轴(7)上设置有滑槽(13)，所述滑槽(13)沿动力轴(7)长度方向设置；所述旋转滑环(11)上设置有与滑槽(13)滑动配合的限位块(14)；所述动力轴(7)上还套设有控制滑环(15)，所述控制滑环(15)位于旋转滑环(11)的下方，所述控制滑环(15)与动力轴(7)滑动配合，所述控制滑环(15)与旋转滑环(11)之间设置有上下联动轴承(16)，所述上下联动轴承(16)的内圈与控制滑环(15)固定连接，所述上下联动轴承(16)的外圈与旋转滑环(11)固定连接；所述变桨距结构还包括控制控制滑环(15)上下移动的桨距控制组件，所述桨距控制组件包括pwm控制舵机(17)，所述pwm控制舵机(17)与控制滑环(15)之间通过U形杆(18)和第二连杆(19)连接，所述U形杆(18)的上端与控制滑环(15)的外侧面转动连接，所述U形杆(18)的下端与第二连杆(19)的一端转动连接，所述第二连杆(19)的另一端与pwm控制舵机(17)的驱动轴连接。4.根据权利要求1所述的变桨距的共轴飞行器，其特征在于，所述共轴连接组件包括防护盖(20)和四个依次啮合的锥形齿轮(21)...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂零，王忠锐，高伟烨，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：