本發(fā)明涉及無人機領(lǐng)域，具體涉及一種下置式共軸雙旋翼無人機。

背景技術(shù)：

無人駕駛飛機簡稱“無人機”，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。機上無需駕駛艙，但安裝有自動駕駛儀、程序控制裝置等設(shè)備。

無人機作為一種可在多領(lǐng)域重復(fù)使用的航空飛行器，由其造價低廉、智能化高等獨特的優(yōu)勢，得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在軍事領(lǐng)域，以“全球鷹”為代表的先進的無人機系統(tǒng)的誕生以及在一系列任務(wù)中出色的表現(xiàn)，使得無人機成為一顆耀眼的明星。

無人機的發(fā)展至今已有80余年的歷史，最早的無人機就被人們用于軍事偵察。迄今為止，軍用無人機已經(jīng)歷了五次局部戰(zhàn)爭的實戰(zhàn)使用考驗。在美國陸軍的fcs計劃中，為了提高單兵或者班級別單位的偵查能力，提出了一種體積小、飛行速度適中的無人飛行器作為偵查設(shè)備的機載平臺。該類無人飛行器能夠垂直起降和懸停，并能依靠風扇提供的前向升力實現(xiàn)前飛，具有結(jié)構(gòu)緊湊、機動性能好、獨特的棲息監(jiān)視能力，隱蔽性強等特點。

傳統(tǒng)旋翼飛行器的旋翼掛在飛行器的最頂端，一般都是單旋翼縱軸式，依靠后部的尾槳平衡扭矩。旋翼縱列式直升機的最大特點是技術(shù)成熟，容易實現(xiàn)，而且控制簡單，但是單旋翼縱列式也有諸多缺點，比如為了平衡扭矩，使尾槳轉(zhuǎn)動的傳動結(jié)構(gòu)繁重，增加了飛行器空載質(zhì)量等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種下置式共軸雙旋翼無人機，該無人機采用完全相同但轉(zhuǎn)向相反的兩個下置式旋翼平衡扭矩，沒有傳動機構(gòu)，利用重心的偏移實現(xiàn)姿態(tài)的改變，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，行動迅速并且可以隱身。

一種下置式共軸雙旋翼無人機，該無人機包括兩組旋翼、飛行器主體、十字偏心裝置、led顯示光珠、廣角攝像機及電機；

旋翼安裝在飛行器主體底端，兩組旋翼上、下共軸排列，轉(zhuǎn)向相反并且與飛行器主體主軸重合，旋翼上方設(shè)置有電機，十字偏心裝置安裝在飛行器主體內(nèi)部實現(xiàn)重心的偏轉(zhuǎn)，led顯示光珠設(shè)置在旋翼底側(cè)，所述廣角攝像機安裝在飛行器主體上端。

進一步地，所述十字偏心裝置包括電池與十字導(dǎo)軌，電池固定在十字導(dǎo)軌的滑塊上，沿導(dǎo)軌在橫向、縱向方向上做獨立無耦合運動，實現(xiàn)重心的偏轉(zhuǎn)，調(diào)整無人機機體姿態(tài)。

進一步地，所述飛行器主體為圓柱結(jié)構(gòu)。

進一步地，所述廣角攝像機頂端安裝有球面鏡。

進一步地，所述電機采用共軸式直流無刷電機。

進一步地，所述無人機安裝有垂直起落架。

進一步地，所述旋翼可折疊。

有益效果：

1、本發(fā)明采用完全相同但轉(zhuǎn)向相反的兩個下置式旋翼平衡扭矩，沒有傳動機構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，行動迅速，通過改變質(zhì)心相對于整個系統(tǒng)的橫向相對位置，利用重力與底部旋翼的配合實現(xiàn)姿態(tài)的改變，控制機構(gòu)簡單；通過設(shè)置在最底端旋翼底側(cè)的led顯示光珠可以實現(xiàn)隱身。

2、本發(fā)明利用旋翼及固定在十字導(dǎo)軌上的電池即可姿態(tài)的改變，機構(gòu)簡單；且相對于其他利用氣動力控制姿態(tài)的飛行器(如固定翼、四旋翼)，變質(zhì)心控制的響應(yīng)速度更快，避免了控制回路上的時間延遲。

3、本發(fā)明飛行器主體為圓柱結(jié)構(gòu)，更適合攜帶，搬運方便。

4、本發(fā)明廣角攝像機頂端設(shè)置的球面鏡可以使其達到360度的視角，直接由下至上進行拍攝，實現(xiàn)對地觀測監(jiān)控，監(jiān)測范圍廣。

5、本發(fā)明采用共軸式直流無刷電機，能實現(xiàn)三相電機在轉(zhuǎn)動過程中電力的供應(yīng)以及保證電流方向的一致性。

6、本發(fā)明旋翼的螺旋槳葉片可折疊，占用位置小，便于運輸、發(fā)射。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明十字導(dǎo)軌的局部視圖。

其中，1-廣角攝像機，2-電池，3-十字導(dǎo)軌，4-共軸式直流無刷電機，5-旋翼，6-垂直起落架，7-螺旋槳葉片。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。

對于下置式共軸雙旋翼無人機而言，由于體積的限制，控制舵面的特征面積較小而且相對速度較小，使得控制力矩達不到設(shè)計的指標，所以本發(fā)明采用“變質(zhì)心”的方式，“變質(zhì)心”是通過改變質(zhì)心相對于整個系統(tǒng)的橫向相對位置，利用重力與底部旋翼的配合實現(xiàn)姿態(tài)的改變。

本發(fā)明提供了一種下置式共軸雙旋翼無人機，利用十字偏心裝置來實現(xiàn)“變質(zhì)心”，該無人機包括兩組旋翼5、飛行器主體、十字偏心裝置、led顯示光珠、廣角攝像機1及共軸式直流無刷電機4。

如圖1所示，飛行器主體為圓柱結(jié)構(gòu)，廣角攝像機1安裝在飛行器主體上端，旋翼5安裝在飛行器主體底端，兩組旋翼5上、下共軸排列，轉(zhuǎn)向相反并且與飛行器主體主軸重合，旋翼5上方設(shè)置有共軸式直流無刷電機4，十字偏心裝置安裝在飛行器主體內(nèi)部實現(xiàn)重心的偏轉(zhuǎn)，led顯示光珠設(shè)置在旋翼5底側(cè)，它能根據(jù)所處的飛行環(huán)境顏色，發(fā)出相應(yīng)的光，借助旋翼5的高速旋轉(zhuǎn)，達到飛行器顏色與周圍環(huán)境的融合，從而實現(xiàn)飛行器的對人眼的視覺隱身。無人機安裝有垂直起落架6，當發(fā)射方式為拋射或炮射時，可以無此裝置。

如圖2所示，十字偏心裝置包括電池2與十字導(dǎo)軌3，電池2固定在十字導(dǎo)軌3的滑塊上，沿十字導(dǎo)軌3在橫向、縱向方向上做獨立無耦合運動，實現(xiàn)重心的偏轉(zhuǎn)，調(diào)整無人機機體姿態(tài)。具體實現(xiàn)方法為，當需要改變姿態(tài)時，調(diào)整飛行器主要配重即電池的位置，使飛行器的重心發(fā)生橫向偏轉(zhuǎn)，偏離主軸一個小位移，由于升力的方向始終與飛行器的主軸重合，因此當重心偏離主軸后，升力便對系統(tǒng)產(chǎn)生一個比較小的扭矩，從而使系統(tǒng)的姿態(tài)發(fā)生變化，變質(zhì)心控制的響應(yīng)速度更快，避免了控制回路上的時間延遲。

廣角攝像機1頂端安裝有球面鏡，當拍攝目標位于飛行器上端時，位于飛行器最頂端的廣角攝像機1可以不借助任何裝置直接保持一個極佳的視角拍攝。當拍攝對象對地面目標時，頂部的球面鏡結(jié)合廣角攝像機1，能實現(xiàn)360的全向拍攝，但是由于拍攝時，廣角攝像機1位于飛行器主體頂部，旋翼5下部的部分區(qū)域難以拍到，即偵察器存在死角，可以通過飛行器改變其位置，或者不斷的運動彌補死角存在的缺點。

每組旋翼5由四片螺旋槳葉片7構(gòu)成，旋翼5的螺旋槳葉片7可以向上折疊，占用位置小，便于運輸、發(fā)射。雙旋翼懸停時，由于上旋翼尾跡的收縮通過下旋翼的引流得以擴張，從而增加了尾流的有效區(qū)，并可以消除尾流的旋流損失，因此具有更佳的懸停效率。共軸式雙旋翼不需要額外的結(jié)構(gòu)平衡扭矩，省略了許多傳動結(jié)構(gòu)，因此飛行器的總重也會大大降低，結(jié)構(gòu)更加緊湊，所占用的結(jié)構(gòu)尺寸更小，而且共軸式旋翼飛行器空氣動力保持對稱，因此具有較高的操縱效率，適合小型化、可垂直起飛、空中懸停的無人偵察飛機。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種下置式共軸雙旋翼無人機，該無人機包括兩組旋翼、飛行器主體、十字偏心裝置、LED顯示光珠、廣角攝像機及電機；廣角攝像機安裝在飛行器主體上端，旋翼安裝在飛行器主體底端，兩組旋翼上、下共軸排列，轉(zhuǎn)向相反并且與飛行器主體主軸重合，旋翼上方設(shè)置有電機，十字偏心裝置安裝在飛行器主體內(nèi)部實現(xiàn)重心的偏轉(zhuǎn)，LED顯示光珠設(shè)置在旋翼底側(cè)。本發(fā)明采用完全相同但轉(zhuǎn)向相反的兩個下置式旋翼平衡扭矩，沒有傳動機構(gòu)，利用重心的偏移實現(xiàn)姿態(tài)的改變，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，行動迅速并且可以隱身。

技術(shù)研發(fā)人員：唐勝景;王喻林;黃景懷;王逍;劉超
受保護的技術(shù)使用者：北京理工大學
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.15
技術(shù)公布日：2017.08.18