本實(shí)用新型涉及飛行器領(lǐng)域。更具體地，涉及一種用于飛行器的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前的競(jìng)速無(wú)人機(jī)，又稱(chēng)穿越機(jī)(Racing drone)，是四軸飛行器的一種消費(fèi)級(jí)分支，其比賽內(nèi)容是在空中賽道中競(jìng)速，一般來(lái)說(shuō)這類(lèi)飛行器有著重量輕操縱靈活及耐摔的特點(diǎn)?？勺儍A轉(zhuǎn)競(jìng)速無(wú)人機(jī)(Tilt racing drone)是上訴飛行器的增強(qiáng)版，該飛行器可以在不改變飛機(jī)姿態(tài)的情況下通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)臂將螺旋槳面向前傾斜，從而達(dá)到在短時(shí)間獲得較大前進(jìn)加速度的效果。

DHL Parcelcopter 3.0是DHL公司第三代運(yùn)輸無(wú)人機(jī)，該無(wú)人機(jī)結(jié)合了固定翼飛機(jī)(Fixed wing)和三軸飛行器(Tri-copter)，將涵道風(fēng)扇內(nèi)置于機(jī)腹中控制用于控制飛行器的俯仰(Pitch)穩(wěn)定。

目前的競(jìng)速無(wú)人機(jī)中，大部分采取四軸的方案依靠螺旋槳差速轉(zhuǎn)向，在高速飛行時(shí)轉(zhuǎn)向不直接，電量會(huì)大量浪費(fèi)在減速和彎道上，而且由于四軸飛行器加速靠?jī)A斜姿態(tài)，也會(huì)導(dǎo)致一部分視覺(jué)死角使得操作者體驗(yàn)不佳?？勺儍A轉(zhuǎn)競(jìng)速無(wú)人機(jī)(Tilt racing drone)的出現(xiàn)一定程度上改善了加速的性能，但由于依靠差速改變偏航的特性，該款無(wú)人機(jī)對(duì)于彎道可能還不如較為輕型的普通穿越機(jī)，質(zhì)量輕慣量小，依靠操作者過(guò)硬的反應(yīng)速度不停調(diào)整其姿態(tài)來(lái)控制飛行器，一定程度上來(lái)說(shuō)增高了入門(mén)的門(mén)檻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種用于飛行器的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，包括：設(shè)置在飛行器的機(jī)臂內(nèi)的光軸；軸套，軸套套在光軸外；防沖座，防沖座設(shè)置在軸套外。

可選地，所述的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)還包括：推力球軸承，推力球軸承位于兩個(gè)機(jī)臂的連接處。

可選地，所述的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)還包括：杯型連接件，杯型連接件設(shè)置在防沖座軸向內(nèi)側(cè)。

可選地，所述的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)還包括：U型搖臂，U型搖臂套在杯型連接件直徑較小一端上。

可選地，軸套與防沖座之間是過(guò)盈配合。

可選地，光軸與軸套之間是間隙配合。

可選地，杯型連接件與防沖座接觸部分采用推力球軸承方式配合。

可選地，推力球軸承之間通過(guò)推力球軸承連接件連接，推力球軸承連接件的內(nèi)側(cè)端設(shè)有用于放置法蘭軸承的沉孔，推力球軸承和法蘭軸承通過(guò)螺釘貫穿連接。

可選地，推力球軸承連接件位于杯型連接件徑向內(nèi)側(cè)。

可選地，所述的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)還包括：涵道風(fēng)扇，涵道風(fēng)扇設(shè)置在飛行器的機(jī)身腹部，朝向?yàn)闄C(jī)身方向。

本實(shí)用新型的有益效果為：本實(shí)用新型的飛行器可以在高速前進(jìn)過(guò)程中，依靠甩尾和手動(dòng)加油門(mén)來(lái)做到過(guò)彎加速，將能量最大程度用于加速，也優(yōu)化了操作者的視角體驗(yàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的飛行器的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)機(jī)臂的立體圖；

圖2為本實(shí)用新型的飛行器的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)機(jī)臂的剖視圖；

圖3為圖2所示的兩個(gè)機(jī)臂的左視圖；

圖4為本實(shí)用新型的飛行器的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的立體圖；

圖5為本實(shí)用新型的飛行器的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；

圖6為圖4中的尾翼的主視圖；

圖7為圖4中的尾翼的后視圖；

圖8為圖4中的尾翼的俯視圖；

圖9為圖4中的尾翼的一部分的立體圖。

附圖標(biāo)記

1-機(jī)臂；11-光軸；12-軸套；13-防沖座；14-推力球軸承；15-杯型連接件；

16-U型搖臂；17-推力球軸承連接件；18-法蘭軸承；19-半牙螺釘；

2-尾翼；21-垂直尾翼；22-水平尾翼；23-舵面；24-舵機(jī)；25-長(zhǎng)連桿；

26-水平尾翼連接件；27-半圓搖臂；28-擋板；29-尾管；

261-第一連接端；262-第二連接端；263-第三連接端；

3-涵道風(fēng)扇。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖描述本實(shí)用新型的實(shí)施方式，其中相同的部件用相同的附圖標(biāo)記表示。

圖1顯示了本實(shí)用新型的飛行器的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)機(jī)臂的立體圖，其中為便于觀察，未顯示光軸11。圖2顯示了本實(shí)用新型的飛行器的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)機(jī)臂的剖視圖。

本實(shí)用新型的飛行器的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)包括：兩個(gè)機(jī)臂1，每個(gè)機(jī)臂1的中間有一段空心光軸11，光軸11外部設(shè)置有軸套12，光軸11與軸套12是間隙配合。軸套12外設(shè)置有防沖座13，防沖座13上設(shè)置有孔，供光軸11穿過(guò)，但是軸套12與防沖座13之間是過(guò)盈配合。防沖座13上設(shè)置有孔，軸套12與其過(guò)盈配合。光軸11穿過(guò)軸套12，兩者間隙配合。

防沖座13軸向內(nèi)側(cè)設(shè)置有杯型連接件15(優(yōu)選用鋁制成)。杯型連接件15直徑較小的一端上套有U型搖臂16。杯型連接件15用螺絲螺母同時(shí)夾鎖住光軸11與U型搖臂16，U型搖臂16上有孔位用于固定金屬球頭。U型搖臂16與舵機(jī)24用球頭和長(zhǎng)連桿25相連(下面詳述)。

防沖座13和杯型連接件15的作用是限制機(jī)臂1只具有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，不可軸向和徑向活動(dòng)。防沖座13的外部形狀今后會(huì)隨飛行器的機(jī)身的形狀而改變。

有利地，杯型連接件15與防沖座13接觸部分也采用推力球軸承，來(lái)減小徑向活動(dòng)間隙和轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦，或者，也可以采用帶法蘭邊的光滑軸套替代。

U型搖臂16通過(guò)航模球頭拉桿(未示出)與正下方舵機(jī)(未示出)相連，舵機(jī)將力矩傳遞至U型搖臂16，而U型搖臂又與機(jī)臂相固定，從而舵機(jī)可以控制整個(gè)機(jī)臂1來(lái)達(dá)到控制飛行器偏航(YAW)和俯仰(P)。

飛行器的兩個(gè)機(jī)臂1通過(guò)軸承連接，優(yōu)選地使用推力球軸承14連接。推力球軸承使得兩機(jī)臂1具有很高的同軸度和非常低的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦，有利于舵機(jī)控制。

更具體地，推力球軸承14之間通過(guò)推力球軸承連接件17連接。推力球軸承連接件17的內(nèi)側(cè)端設(shè)有用于放置法蘭軸承18的沉孔。推力球軸承14放置于兩個(gè)推力球軸承連接件17中間。半牙螺釘19依次穿過(guò)法蘭軸承18-推力球軸承14-法蘭軸承18，用自緊螺母將整套轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)連接起來(lái)。推力球軸承連接件17包裹住法蘭軸承18。推力球軸承連接件17外側(cè)為杯型連接件15。

空心光軸11通過(guò)螺絲螺母與杯型連接件15固定，杯型連接件15也通過(guò)螺絲螺母與機(jī)臂1的碳纖維圓管固定，整體視為一個(gè)剛體，力最終傳遞至防沖座13。外界軸向沖擊則因?yàn)楸瓦B接件15止鎖作用，力再次作用在防沖座13上，從而保護(hù)了推力球軸承14和光軸11。

另外，空心光軸11在軸套12內(nèi)保證了同軸度，降低了兩軸飛行器的徑向力，而推力球軸承和防沖座13降低了兩軸飛行器的軸向力，使得整個(gè)兩軸飛行器有很高的同軸度和非常低的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦。

如圖4所示，本實(shí)用新型的兩翼飛行器的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)還包括：涵道風(fēng)扇3，涵道風(fēng)扇3設(shè)置在飛行器的機(jī)身腹部，朝向?yàn)闄C(jī)身方向。涵道風(fēng)扇3將氣流向機(jī)身后吹，同時(shí)，涵道風(fēng)扇3向后吹的氣流轉(zhuǎn)換為可以控制的變量，彌補(bǔ)了雙軸飛行器在俯仰軸上的不穩(wěn)定性。

如圖5所示，本實(shí)用新型還提出一種用于飛行器的尾翼結(jié)構(gòu)，包括：尾翼部分2，尾翼部分2設(shè)置在兩翼飛行器的尾部，尾翼部分2包括垂直尾翼21和水平尾翼22。

水平尾翼22使用對(duì)稱(chēng)翼型，一定程度上保證氣流不失速，而且對(duì)稱(chēng)翼型利于轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。水平尾翼22位于垂直尾翼21側(cè)后方，這樣的布局在結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)方面都可以保證水平尾翼22和垂直尾翼21互不干涉，而且垂直尾翼21在前方可以將氣流整流，使得水平尾翼22更好的在氣動(dòng)中心產(chǎn)生力矩。

有利地，如圖8所示，水平尾翼22后緣垂直升起一定百分比弦長(zhǎng)的擋板28，目的是在翼面積被限制的條件下，最大程度的保證流體氣泡不分離，最終使得尾翼2可以更好地控制氣流。

雙垂直尾翼21同樣受飛控混合控制，雙垂直尾翼21與雙機(jī)臂1共同控制飛行器偏航(YAW)。當(dāng)飛行器進(jìn)入高速向前飛行狀態(tài)時(shí)(FFF)，雙機(jī)臂1的偏航權(quán)重變小，雙垂直尾翼21偏航權(quán)重變大。以上的設(shè)計(jì)可以讓飛行器在高速飛行過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似于拉力賽車(chē)中的甩尾，涵道風(fēng)扇3的油門(mén)由于不受飛控控制，完全手動(dòng)，可以理解為賽車(chē)中的油門(mén)。

如圖4-5所示，垂直尾翼21固定在兩翼飛行器的尾管29上。垂直尾翼21的后緣具有一塊可轉(zhuǎn)動(dòng)的舵面23，用于改變氣流方向。該舵面23受舵機(jī)24控制，舵機(jī)24(見(jiàn)圖5-6)位于垂直尾翼21下方。

如圖5所示，長(zhǎng)連桿25在尾管29下方沿著尾管29方向延伸，水平尾翼22通過(guò)水平尾翼連接件26與長(zhǎng)連桿25連接在一起。

下面參照?qǐng)D6-9來(lái)描述水平尾翼連接件26。水平尾翼連接件26包括第一連接端261、第二連接端262和第三連接端263。第一連接端261采取推力球軸承方式連接到尾管29的尾端，第一連接端261可以相對(duì)于尾管29旋轉(zhuǎn)。第二連接端262采取推力球軸承方式連接到長(zhǎng)連桿25。第三連接端263通過(guò)4顆螺栓接插固定到水平尾翼22。當(dāng)長(zhǎng)連桿25前后運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以拉動(dòng)第二連接端262前后運(yùn)動(dòng)，由此，第一連接端261繞著尾管29旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而第三連接端263帶動(dòng)水平尾翼旋轉(zhuǎn)(以圖7為例，水平尾翼22可以在垂直于紙面的平面上轉(zhuǎn)動(dòng))，從而改變氣流方向。

再次參考圖5，長(zhǎng)連桿25一端連接水平尾翼連接件26，另一端連接半圓搖臂27。半圓搖臂27位于涵道風(fēng)扇3下方，由涵道風(fēng)扇3下方的舵機(jī)控制。半圓搖臂27前后擺動(dòng)，拉動(dòng)長(zhǎng)連桿25前后擺動(dòng)，又因?yàn)樗轿惨磉B接件26連接著水平尾翼22，通過(guò)長(zhǎng)連桿25的傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)半圓搖臂27來(lái)控制水平尾翼22。

力矩從半圓搖臂27開(kāi)始傳遞到長(zhǎng)連桿25，在傳動(dòng)過(guò)程中有限位，這樣的限位可以保證長(zhǎng)連桿25傳動(dòng)力的有效性。實(shí)質(zhì)上，形成一個(gè)有限位的平行四邊形雙曲柄機(jī)構(gòu)，主搖桿為半圓搖臂27，從搖桿為水平尾翼連接件26。

水平尾翼22為后掠翼設(shè)計(jì)且氣動(dòng)中心位于轉(zhuǎn)軸。這里的轉(zhuǎn)軸是指水平尾翼連接件26(在下面詳述)中的推力球軸承的軸心，固定方法是半牙螺釘穿過(guò)法蘭軸承-推力球軸承-法蘭軸承，再與自緊螺母配合。氣動(dòng)中心位于轉(zhuǎn)軸這種方式強(qiáng)化了飛行器的機(jī)動(dòng)性。

以上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)舵機(jī)用兩根推桿控制一個(gè)機(jī)臂的俯仰，較之齒輪傳動(dòng)和傳送帶傳動(dòng)，這樣的連桿傳動(dòng)方式虛位較小，利于舵機(jī)控制。舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度會(huì)被機(jī)架中的中層碳纖維板限位，使之不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)度。

本實(shí)用新型用尾翼部分2通過(guò)飛控混控飛行器的俯仰(Pitch)，而涵道風(fēng)扇3直接通過(guò)遙控器其中一個(gè)通道控制(相當(dāng)于是飛行穩(wěn)定系統(tǒng)中一個(gè)外力因素，比如風(fēng))，尾翼部分2實(shí)時(shí)根據(jù)飛控信號(hào)變動(dòng)產(chǎn)生力矩以修正飛行器姿態(tài)。

本實(shí)用新型的飛行器還包括飛控部分。飛控(FC)采用開(kāi)源的KK2.1.5，固件為OpenAeroVTOL V1.4開(kāi)源固件，該固件最大特點(diǎn)是擁有8個(gè)自定義混空通道，支持兩種飛行模式無(wú)縫切換(比如垂直起落固定翼飛機(jī)V22和現(xiàn)在很多的固定翼垂直起落方案)。

所述飛控部分包括：上下雙槳，其中上槳螺距小，下槳螺距大，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速的差異。飛控部分包括四個(gè)電機(jī)，四個(gè)電機(jī)占四個(gè)混控通道控制油門(mén)(THR)和副翼(AIL)。飛控部分包括兩個(gè)舵機(jī)，分別控制兩個(gè)機(jī)臂1，兩個(gè)舵機(jī)占兩個(gè)混控通道控制方向舵(RUDD)和升降舵(ELE)。飛控部分4包括一個(gè)水平尾翼舵機(jī)，占一個(gè)混控通道控制升降舵(RUDD)。飛控部分4包括兩個(gè)垂直尾翼舵機(jī)，兩個(gè)垂直尾翼舵機(jī)通過(guò)一根Y舵機(jī)線占用一個(gè)混控通道控制方向舵(RUDD)?？蛇x地，涵道風(fēng)扇可以為純手動(dòng)，不通過(guò)飛控單獨(dú)占用一個(gè)遙控器通道(AUX)。

本實(shí)用新型的飛行器經(jīng)過(guò)Solidworks flow simulation模擬，尾翼力矩達(dá)到設(shè)計(jì)要求，力的大小可以根據(jù)擋板28高度來(lái)調(diào)節(jié)。

以上所述的實(shí)施例，只是本實(shí)用新型較優(yōu)選的具體實(shí)施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。