專利名稱：變槳距三軸飛行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新式飛行器，具體是變槳距三旋翼飛行器。
背景技術(shù)：
目前，多旋翼飛行器主要分為兩類，偶數(shù)軸、奇數(shù)軸。偶數(shù)軸多旋翼飛行器特點是機(jī)身四周分布若干軸，每軸上由電機(jī)直接驅(qū)動固定槳距螺旋槳，其中一半電機(jī)正時針旋轉(zhuǎn)， 另一半電機(jī)逆時針旋轉(zhuǎn)，通過協(xié)調(diào)各個電機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制飛行器俯仰平衡和反力矩平衡； 奇數(shù)軸多旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)與偶數(shù)軸多旋翼一致，不同點在于多余的一軸螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面可以繞該軸旋轉(zhuǎn)，該旋翼產(chǎn)生的拉力一部分作為升力，另一部分拉力用于抵消多余的反力矩。但是目前多旋翼飛行器有以下缺點，1、控制系統(tǒng)極為復(fù)雜。飛行控制問題是小型多旋翼飛行器的關(guān)鍵問題，主要由兩個方面的困難。首先，對其進(jìn)行精確建模非常困難。飛行過程中，它不但同時受到多種物理效應(yīng)的作用，比如空氣動力、重力、陀螺效應(yīng)等，他還很容易受到氣流的等外環(huán)境的干擾。 因此，很難獲得準(zhǔn)確的氣動性能參數(shù)，難以建立有效、準(zhǔn)確的動力學(xué)模型。其次，小型多旋翼飛行器是一個具有六個自由度，而只有四個控制輸入的欠驅(qū)動系統(tǒng)，具有多變量、非線性、 強(qiáng)耦合的特性，需要通過協(xié)調(diào)各旋翼的轉(zhuǎn)速來控制飛行的姿態(tài)。例如改變其中一個旋翼轉(zhuǎn)速，水平面將產(chǎn)生翻覆力矩，同時由于各旋翼反力矩不平衡，飛行器還會繞重心軸旋轉(zhuǎn)。因此使其飛行控制系統(tǒng)設(shè)計變得非常困難。軟件成本很高。2、易受外界干擾。目前市面的多旋翼飛行都是采用電機(jī)直驅(qū)固定槳距方式。遇到外界氣流干擾，先由傳感器測出飛行器的姿態(tài)，經(jīng)濾波，A/D轉(zhuǎn)換在經(jīng)由飛行控制系統(tǒng)計算， 產(chǎn)生相應(yīng)的PWM控制型號，再由電子調(diào)速器改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變升力和反力矩，其中電機(jī)變速將會消耗大部分時間，如何設(shè)計高速電子調(diào)速器來迅速改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，這是固定槳距飛行器設(shè)計又一難題。3、載重受限。目前的小型多旋翼飛行器不能通過增加螺旋槳的直徑來增大升力， 只能通過增加旋翼個數(shù)增大升力。其原因是螺旋槳越大轉(zhuǎn)動的慣量也就越大，從而電機(jī)改變螺旋槳的轉(zhuǎn)速也就越困難(尤其在下降過程中)。其實對于目前市面直驅(qū)的小型多旋翼飛行器螺旋槳越大，電機(jī)的kv就必須越低，電機(jī)轉(zhuǎn)速變化也就越困難。4、電機(jī)功率無法完全發(fā)揮。目前市面的多旋翼飛行器是通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來控制飛行器的姿態(tài)，每個電機(jī)必須有富余的功率改變螺旋槳的轉(zhuǎn)速來控制飛行器。因此電機(jī)的功率就不能完全發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有多軸飛行器抗干擾能力較差，耦合性大，輔助電子設(shè)備復(fù)雜，昂貴， 與市面直升機(jī)飛控系統(tǒng)不兼容，載重有限，電機(jī)功率欠發(fā)揮等缺點。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是采用三軸結(jié)構(gòu)，各軸采用大直徑低轉(zhuǎn)速的旋翼，轉(zhuǎn)速設(shè)定為恒定值，通過改變旋翼的槳距，快速、精確的控制旋翼升力的變化，通過協(xié)調(diào)各個旋翼的槳距差控制飛行器的俯仰方向的平衡，在其中一軸旋翼下設(shè)計一個可變角度的導(dǎo)流葉片，在旋翼產(chǎn)生的下旋流作用下， 通過改變導(dǎo)流片與下旋流的角度，改變下旋流對導(dǎo)流片的作用力，該作用力對重心的力矩抵消旋翼的反力矩。本發(fā)明包括變槳距旋翼，導(dǎo)流葉片，尾管，機(jī)身。變槳距旋翼均勻分布并安裝在每個尾管一端，旋翼面可適當(dāng)傾斜，以抵消反力矩。 變槳距旋翼包括槳夾、球頭、球頭扣、連桿、中聯(lián)、推盤、限位軸、軸承座、雙頭搖臂、單頭搖臂、連桿、主軸、舵盤、舵機(jī)、連桿、推盤外套、大齒輪、電機(jī)齒、電機(jī)座、電機(jī)、側(cè)板、軸承座和大齒輪座。導(dǎo)流葉片是安裝在其中一個或幾個尾管上并能由舵機(jī)控制其傾轉(zhuǎn)角度的變化。尾管安裝在機(jī)身上。本發(fā)明的有益效果是飛行穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。


圖1為變槳距旋翼結(jié)構(gòu)的主視圖；圖2為變槳距旋翼結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖3為變槳距旋翼結(jié)構(gòu)的等軸側(cè)視圖；圖4為傳動機(jī)構(gòu)的等軸側(cè)視5為傳動機(jī)構(gòu)和變槳距旋翼的主視6為導(dǎo)流葉片和飛行器整體結(jié)構(gòu)等軸側(cè)視中1-槳夾，2-球頭，3-球頭扣，4-連桿，5-中聯(lián)，6-推盤，7-限位軸，8-軸承座，9-雙頭搖臂，10-單頭搖臂，11-連桿，12-主軸，13-舵盤，14-舵機(jī)，15-連桿，16-推盤外套，17-大齒輪，18-電機(jī)齒，19-電機(jī)座，20-電機(jī)，21-側(cè)板，22-軸承座，，23-大齒輪座， 24-導(dǎo)流葉片，25-機(jī)身，26-尾管。
具體實施例方式結(jié)合附圖對實施例做進(jìn)一步的描述，本實施例是用來說明本發(fā)明的，而不是對本發(fā)明進(jìn)行任何限制的。
具體實施方式
是，電機(jī)(20)通過電機(jī)齒(18)，大齒(17)，齒輪座(23)主軸(12)， 中聯(lián)(5)，槳夾(1)把動力傳遞給螺旋槳，產(chǎn)生升力；由舵機(jī)(14)通過舵盤(13)，連桿(11)， 雙頭搖臂(9)，單頭搖臂(10)，連桿(15)，推盤外套(16)，推盤(6)，連桿(4)，槳夾(1)控制旋翼升力快速精確變化。通過舵機(jī)控制安裝在尾管06)上導(dǎo)流葉片04)的角度變化，在旋翼的下旋流作用下產(chǎn)生對重心的力矩，抵消旋翼的反力矩。在安裝每軸時，旋翼可以適當(dāng)傾斜，旋翼的部分拉力抵消反力矩，減輕導(dǎo)流葉片04)負(fù)載。
權(quán)利要求
1.變槳距三旋翼飛行器，其特征在于包括變槳距旋翼，導(dǎo)流葉片，尾管，機(jī)身。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變槳距三旋翼飛行器，其特征在于變槳距旋翼均勻分布并安裝在每個尾管一端，旋翼面可適當(dāng)傾斜，以抵消反力矩，變槳距旋翼包括槳夾、球頭、球頭扣、連桿、中聯(lián)、推盤、限位軸、軸承座、雙頭搖臂、單頭搖臂、連桿、主軸、舵盤、舵機(jī)、連桿、推盤外套、大齒輪、電機(jī)齒、電機(jī)座、電機(jī)、側(cè)板、軸承座和大齒輪座。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變槳距三旋翼飛行器，其特征在于導(dǎo)流葉片是安裝在其中一個或幾個尾管上并能由舵機(jī)控制其傾轉(zhuǎn)角度的變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變槳距三旋翼飛行器，其特征在于尾管安裝在機(jī)身上。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種變槳距三旋翼飛行器。變槳距三旋翼飛行器采用三軸結(jié)構(gòu)，各軸采用大直徑低轉(zhuǎn)速的旋翼，轉(zhuǎn)速設(shè)定為恒定值，通過改變旋翼的槳距，快速、精確的控制旋翼升力的變化，通過協(xié)調(diào)各個旋翼的槳距差控制飛行器的俯仰方向的平衡，在其中一軸旋翼下設(shè)計一個可變角度的導(dǎo)流葉片，在旋翼產(chǎn)生的下旋流作用下，通過改變導(dǎo)流片與下旋流的角度，改變下旋流對導(dǎo)流片的作用力，該作用力對重心的力矩抵消旋翼的反力矩。本發(fā)明包括變槳距旋翼，導(dǎo)流葉片，尾管，機(jī)身。該飛行器飛行穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，尤其適合于作為小型無人飛機(jī)，航拍飛機(jī)的空中平臺。
文檔編號B64C27/08GK102285450SQ201110151368
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者李曉杰, 楊潤 申請人:中北大學(xué)