飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛行器領(lǐng)域，尤其涉及一種多軸飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，驅(qū)動(dòng)飛行器上升運(yùn)動(dòng)的力稱為拉力，驅(qū)使飛行器水平運(yùn)動(dòng)的力稱為推力?，F(xiàn)有的飛行器通常使用葉片式旋翼作為拉力旋翼為飛行器提供拉力。
[0003]飛行器的基本飛行動(dòng)作有垂直升降運(yùn)動(dòng)、前后運(yùn)動(dòng)、側(cè)向運(yùn)動(dòng)、俯仰運(yùn)動(dòng)、橫滾運(yùn)動(dòng)、偏航運(yùn)動(dòng)等。
[0004]參見圖1，以四軸飛行器200為例，其四個(gè)電機(jī)呈十字狀地分布在水平面中相互垂直的X與Y軸上，并把X軸正方向視為機(jī)頭方向。電機(jī)I位于X軸正半軸，電機(jī)3位于X軸負(fù)半軸；電機(jī)2位于Y軸正半軸，電機(jī)4位于Y軸負(fù)半軸；Z軸豎直。
[0005]升降運(yùn)動(dòng):四個(gè)電機(jī)同時(shí)提高轉(zhuǎn)速，四軸飛行器200獲得的拉力增加而沿Z軸正方向移動(dòng)；四個(gè)電機(jī)同時(shí)降低轉(zhuǎn)速，四軸飛行器200獲得的拉力減少而沿Z軸負(fù)方向移動(dòng)。
[0006]仰俯運(yùn)動(dòng):電機(jī)I提速，電機(jī)3降速，四軸飛行器200繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)并抬起機(jī)頭而上仰，同時(shí)沿X軸負(fù)方向移動(dòng)；反之，四軸飛行器200繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)并下探機(jī)頭而下俯，同時(shí)沿X軸正方向移動(dòng)。
[0007]橫滾運(yùn)動(dòng):電機(jī)4提速，電機(jī)2降速，四軸飛行器200繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)而左傾，并沿Y軸負(fù)方向移動(dòng)；反之，四軸飛行器200繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)而右傾，并沿Y軸正方向移動(dòng)。當(dāng)電機(jī)4和電機(jī)2轉(zhuǎn)速差足夠大時(shí)，四軸飛行器200便會(huì)發(fā)生完整的橫向滾動(dòng)，即橫滾運(yùn)動(dòng)。
[0008]偏航運(yùn)動(dòng):旋翼5轉(zhuǎn)動(dòng)過程中由于空氣阻力作用會(huì)形成與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的反扭矩。為了克服反扭矩影響，四個(gè)旋翼5的布置方式采用兩個(gè)正轉(zhuǎn)兩個(gè)反轉(zhuǎn)，且對置旋翼的轉(zhuǎn)向相同。每個(gè)旋翼5產(chǎn)生反扭矩的大小與旋翼5的轉(zhuǎn)速有關(guān)，旋翼5轉(zhuǎn)速越高，產(chǎn)生的反扭矩越大。當(dāng)四個(gè)旋翼5轉(zhuǎn)速相同時(shí)，四個(gè)旋翼5對四軸飛行器200產(chǎn)生的反扭矩相互抵消，四軸飛行器200相對Z軸不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)四個(gè)旋翼5的轉(zhuǎn)速不完全相同，反扭矩不能完全相互抵消時(shí)，反扭矩會(huì)引起四軸飛行器200相對Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)偏航運(yùn)動(dòng)。電機(jī)I和3轉(zhuǎn)速提高(正轉(zhuǎn))，電機(jī)2和4轉(zhuǎn)速降低(反轉(zhuǎn))，四軸飛行器200就會(huì)繞Z軸旋轉(zhuǎn)向右偏轉(zhuǎn)，即向右偏航。由于電機(jī)I和3轉(zhuǎn)速提高，電機(jī)2和4轉(zhuǎn)速降低，總體的拉力不變，所以四軸飛行器200不會(huì)上升或下降。
[0009]目前，飛行器均利用慣性測量模塊(IMU)控制飛行姿態(tài)。慣性測量模塊包括加速度計(jì)和陀螺儀，又稱慣性導(dǎo)航組合。參考空間直角坐標(biāo)系，在x、Y、z軸方向上，分別布置一個(gè)陀螺儀，用于測量多軸飛行器在上述三個(gè)方向上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；在乂、￥、2軸方向上，分別布置一個(gè)加速度計(jì)，用于測量多軸飛行器在上述三個(gè)方向上平移運(yùn)動(dòng)的加速度。慣性測量模塊能夠檢測到飛行器前后俯仰、左右傾斜、偏航等姿態(tài)，并將相應(yīng)的信號(hào)反饋給多軸飛行器的控制電路，多軸飛行器根據(jù)預(yù)設(shè)在控制電路中的存儲(chǔ)器中的姿態(tài)控制規(guī)則或遙控器輸入的控制信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)整飛行姿態(tài)。
[0010]如圖2所示，“Τ”字形的三軸的飛行器100具有主機(jī)架110，主機(jī)架110的支架111的兩端分別設(shè)置一個(gè)電機(jī)112，電機(jī)112上設(shè)置一個(gè)旋翼113。主機(jī)架110上還包括轉(zhuǎn)軸120，轉(zhuǎn)軸120的端部連接一個(gè)尾部電機(jī)121和尾部旋翼122。旋翼113和旋翼122的槳徑相同。轉(zhuǎn)軸120能夠繞周向方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)尾部旋翼122向轉(zhuǎn)軸120的兩側(cè)傾斜。
[0011]飛行器100的兩個(gè)旋翼113為一對正反槳，即一對槳距角大小相同方向相反的旋翼，當(dāng)兩個(gè)旋翼113轉(zhuǎn)速相同時(shí)，受到來自空氣的反扭矩相互抵消。旋翼122是一個(gè)正槳或反漿，因此，飛行器100不但需要通過調(diào)整旋翼122的轉(zhuǎn)速來控制飛行姿態(tài)，還需要通過旋轉(zhuǎn)軸120的轉(zhuǎn)動(dòng)來控制旋翼122的傾斜角度，以平衡旋翼122受到來自空氣的反扭矩。
[0012]由于飛行器100具有一個(gè)可以動(dòng)態(tài)傾斜的旋翼122，因此其飛行動(dòng)作較為靈活。正因?yàn)轱w行器100的旋翼122需要?jiǎng)討B(tài)傾斜地平衡旋翼122受到來自空氣的反扭矩，所以飛行器100的穩(wěn)定性較弱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的是提供一種飛行動(dòng)作靈活且飛行穩(wěn)定性更好的飛行器。
[0014]本發(fā)明提供的飛行器包括機(jī)架；第一動(dòng)力單元，其具有第一旋翼裝置，安裝在機(jī)架上；第二動(dòng)力單元，其具有第二旋翼裝置，通過轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在機(jī)架上；旋轉(zhuǎn)動(dòng)力單元，安裝在機(jī)架上，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；第二旋翼裝置包括第一子旋翼和第二子旋翼，第一子旋翼與第二子旋翼分布于轉(zhuǎn)軸兩側(cè)。
[0015]上述方案可見，由于只需通過傾斜轉(zhuǎn)軸即可使第二旋翼裝置產(chǎn)生水平分力，實(shí)現(xiàn)偏航，偏航時(shí)無需傾斜機(jī)架，不會(huì)增加飛行阻力，保證了飛行動(dòng)作的靈活性，第一子旋翼和第二子旋翼分布于轉(zhuǎn)軸兩側(cè)，能夠在不增大第二動(dòng)力單元的功率的前提下為飛行器提供更大的氣體支承跨度，從而提高飛行器的飛行穩(wěn)定性。
[0016]一個(gè)優(yōu)選的方案是，第一旋翼裝置包括第三子旋翼和第四子旋翼，第三子旋翼與第四子旋翼對稱分布于轉(zhuǎn)軸兩側(cè)；第一子旋翼與第二子旋翼對稱分布于轉(zhuǎn)軸兩側(cè)；第三子旋翼與第四子旋翼的槳距角大小相等方向相反。
[0017]上述方案可見，對稱布置能夠使得飛行器的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力單元的負(fù)載較?。徽w受力更穩(wěn)定，進(jìn)一步降低反扭矩力和偏航運(yùn)動(dòng)。
[0018]一個(gè)優(yōu)選的方案是，第一子旋翼與第二子旋翼的槳距角大小相等方向相反。
[0019]上述方案可見，第一子旋翼和第二子旋翼受到的空氣反扭矩均實(shí)現(xiàn)自平衡，無需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸來平衡空氣反扭矩，飛行穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。
[0020]一個(gè)優(yōu)選的方案是，第二旋翼裝置包括兩組第一子旋翼與第二子旋翼。
[0021]上述方案可見，進(jìn)一步提高飛行穩(wěn)定性。
[0022]進(jìn)一步優(yōu)選的方案是，兩個(gè)所述第一子旋翼的軸線與兩個(gè)所述第二子旋翼的軸線共面布置，或者，兩個(gè)所述第一子旋翼的軸線與兩個(gè)所述第二子旋翼的軸線成兩行兩列布置。
[0023]上述方案可見，共面時(shí)提供盡可能大的氣體支承跨度；錯(cuò)開時(shí)，可以使得飛行器尺寸較??；并且多組設(shè)置的方案能夠提供更大的功率。
[0024]進(jìn)一步優(yōu)選的方案是，第二旋翼裝置的直徑與第一旋翼裝置的直徑的比值在0.3至0.7之間。
[0025]上述方案可見，既可以獲得較高飛行靈活性又可以獲得較佳的飛行穩(wěn)定性。
[0026]一個(gè)優(yōu)選的方案是，第一子旋翼與第二子旋翼的第一旋轉(zhuǎn)中心距跟第三子旋翼與第四子旋翼的第二旋轉(zhuǎn)中心距的比值在0.3至0.7之間。
[0027]上述方案可見，既可以獲得較高飛行靈活性又可以獲得較佳的飛行穩(wěn)定性。
[0028]第一子旋翼的軸線與第二子旋翼的軸線相交于第一交點(diǎn)，第一交點(diǎn)位于第一子旋翼和第二子旋翼的進(jìn)氣一側(cè)；第三子旋翼的軸線與第四子旋翼的軸線相交于第二交點(diǎn)，第二交點(diǎn)位于第三子旋翼旋和第四子旋翼的進(jìn)氣一側(cè)；第一子旋翼的軸線與第二子旋翼的軸線所成的第一夾角在4°至10°之間；第三子旋翼的軸線與第四子旋翼的軸線所成的第二夾角在8°至40°之間；其中，第一夾角小于所述第二夾角。
[0029]上述方案可見，第一子旋翼的軸線與第二子旋翼的軸線向外下方岔開，第三子旋翼的軸線與第四子旋翼的軸線向外下方岔開，后者岔開幅度大于前者岔開幅度，有利于提高飛行器受到的氣體支承跨度，提高飛行的穩(wěn)定性。
[0030]進(jìn)一步優(yōu)選的方案是，第一旋翼裝置和/或第二旋翼裝置設(shè)置在涵道內(nèi)。
[0031]上述方案可見:可以提升氣動(dòng)效率和飛行靈活性以及安全性。
[0032]本發(fā)明提供的另一種飛行器機(jī)架；第一動(dòng)力單元，具有第一旋翼裝置，安裝在機(jī)架上；第二動(dòng)力單元，具有第二旋翼裝置，通過轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在機(jī)架上；旋轉(zhuǎn)動(dòng)力單元，安裝在機(jī)架的腳架上，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；第二旋翼裝置包括第一子旋翼和第二子旋翼，第一子旋翼與第二子旋翼對稱分布于轉(zhuǎn)軸兩側(cè)；第一旋翼裝置包括第三子旋翼和第四子旋翼，第三子旋翼與第四子旋翼對稱分布于轉(zhuǎn)軸兩側(cè)；第三子旋翼與第四子旋翼的槳距角大小相等方向相反；第一子旋翼與第二子旋翼對稱分布于轉(zhuǎn)軸兩側(cè)；第一子旋翼與第二子旋翼的槳距角大小相等方向相反；第二旋翼裝置的直徑與第一旋翼裝置的直徑的比值在0.3至0.7之間。
[0033]上述方案可見:腳架充當(dāng)支架且為旋轉(zhuǎn)動(dòng)力單元的安裝提供了一個(gè)合理的安裝位置。
【附圖說明】
[0034]圖1是現(xiàn)有的一種四軸飛行器的結(jié)構(gòu)圖。
[0035]圖2是現(xiàn)有的一種尾部旋翼可轉(zhuǎn)動(dòng)的飛行器。
[0036]圖3是本發(fā)明提供的飛行器第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0037]圖4是本發(fā)明提供的飛行器第一實(shí)施例在去除一塊三角片體后的結(jié)構(gòu)圖。
[0038]圖5是本發(fā)明提供的飛行器第一實(shí)施例的俯視圖。
[0039]圖6是本發(fā)明提供的飛行器第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0040]圖7是本發(fā)明提供的飛行器第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0041]圖8是本發(fā)明提