一種非共軸反槳多旋翼無(wú)人旋翼的制造方法
【專利摘要】一種非共軸反槳多旋翼無(wú)人旋翼機(jī)，主要由螺旋槳、動(dòng)力平臺(tái)、飛行控制系統(tǒng)、遙控遙測(cè)系統(tǒng)、載荷設(shè)備等組成，飛行控制系統(tǒng)、遙控遙測(cè)系統(tǒng)、載荷設(shè)備都處于動(dòng)力平臺(tái)內(nèi)，動(dòng)力平臺(tái)通過(guò)主軸與多個(gè)螺旋槳連接，其特征在于：每個(gè)主軸由上下兩軸組成，上下軸分別有兩對(duì)無(wú)刷電機(jī)和兩組螺旋槳，每組螺旋槳又包含上下兩層螺旋槳，每層均為一個(gè)兩葉槳。上邊一對(duì)漿采用慢速漿由KV值小的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，下邊一對(duì)采用比上邊一對(duì)轉(zhuǎn)速高的漿，并且槳葉直徑應(yīng)該略小于上邊一對(duì)，電機(jī)的KV選用比上邊一對(duì)電機(jī)KV大的無(wú)刷電機(jī)。通過(guò)上下旋翼的轉(zhuǎn)數(shù)差實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的穩(wěn)定性和操縱性，使直升機(jī)的工作狀態(tài)更為可靠。
【專利說(shuō)明】一種非共軸反槳多旋翼無(wú)人旋翼機(jī)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:本發(fā)明涉及一種無(wú)人機(jī)，特別是涉及一種非共軸反槳多旋翼無(wú)人旋翼機(jī)。
[0002]【背景技術(shù)】:共軸反槳，就是雙層槳葉共用一個(gè)傳動(dòng)軸，但轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，不僅平衡掉了單向轉(zhuǎn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)力矩，而且第一層為第二層提供了“預(yù)壓縮”，第二級(jí)就有更大的“進(jìn)/排氣量”和“氣流密度”，雖然達(dá)不到2倍的效果，但改善也是明顯的。在噴火戰(zhàn)斗機(jī)的末期改進(jìn)型上就已得到了驗(yàn)證。
[0003]共軸反槳直升機(jī)并沒(méi)有被用于陸基大型直升機(jī)、小型直升機(jī)和武裝直升機(jī)。這是因?yàn)楣草S反槳的較為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)重量較大，可靠性就稍有降低。用于大型直升機(jī)的制造難度較大，對(duì)于小型直升機(jī)太重，對(duì)于武裝直升機(jī)不太可靠，而多用于“海基中型直升機(jī)”。
[0004]現(xiàn)有的共軸反槳的主要缺陷一環(huán)境適應(yīng)能力、高機(jī)動(dòng)飛行能力一的根源都是螺旋槳太“軟”，用于戰(zhàn)斗機(jī)、運(yùn)輸機(jī)的“純推進(jìn)式”螺旋槳就沒(méi)這些問(wèn)題。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種非共軸反槳多旋翼無(wú)人旋翼機(jī)，它充分利用航空發(fā)動(dòng)機(jī)逐級(jí)壓縮提升推力的理論，實(shí)現(xiàn)1+1>2的升力與效率提升，且機(jī)體重量較輕。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種非共軸反槳多旋翼無(wú)人旋翼機(jī)，主要由螺旋槳、動(dòng)力平臺(tái)、飛行控制系統(tǒng)、遙控遙測(cè)系統(tǒng)、載荷設(shè)備等組成，飛行控制系統(tǒng)、遙控遙測(cè)系統(tǒng)、載荷設(shè)備都處于動(dòng)力平臺(tái)內(nèi)，動(dòng)力平臺(tái)通過(guò)主軸與多個(gè)螺旋槳連接，其特征在于:每個(gè)主軸由上下兩軸組成，上下軸分別有兩對(duì)無(wú)刷電機(jī)和兩組螺旋槳，每組螺旋槳又包含上下兩層螺旋槳，每層均為一個(gè)兩葉槳。上邊一對(duì)漿采用慢速漿由KV值小的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，下邊一對(duì)采用比上邊一對(duì)轉(zhuǎn)速高的漿，并且槳葉直徑應(yīng)該略小于上邊一對(duì)，電機(jī)的KV選用比上邊一對(duì)電機(jī)KV大的無(wú)刷電機(jī)。通過(guò)上下旋翼的轉(zhuǎn)數(shù)差實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的穩(wěn)定性和操縱性，使直升機(jī)的工作狀態(tài)更為可靠。
[0007]本發(fā)明對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0008](一)作為一種升空平臺(tái)，本發(fā)明的技術(shù)方案減輕了多旋翼機(jī)體的重量，提升有效載荷，可在多旋翼上放置更多儀器設(shè)備。
[0009](二)作為升空平臺(tái)，本發(fā)明的技術(shù)方案使多旋翼飛行器能夠?yàn)闄C(jī)載設(shè)備提供較大的對(duì)地視野范圍，滯空高度越高，覆蓋范圍越大?？捎糜诖髿夂铜h(huán)境監(jiān)測(cè)、安全監(jiān)控、搶險(xiǎn)救災(zāi)、巡邏巡視、搜救搜查、公共安全、交通監(jiān)管、勘探勘察、工業(yè)監(jiān)測(cè)、記錄取證、商業(yè)拍攝等領(lǐng)域。
[0010](三)本非共軸反槳技術(shù)相對(duì)于共軸反槳技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可控制性好，采用4軸可減少軸數(shù)，增加軸距，實(shí)現(xiàn)同樣軸距可以選用高效、大直徑低速螺旋槳。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是單個(gè)主軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3是一組螺旋槳的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】:
[0014]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清晰、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0015]如圖1-圖3所示:一種非共軸反槳多旋翼無(wú)人旋翼機(jī)，主要由螺旋槳、動(dòng)力平臺(tái)、飛行控制系統(tǒng)、遙控遙測(cè)系統(tǒng)、載荷設(shè)備等組成，飛行控制系統(tǒng)、遙控遙測(cè)系統(tǒng)、載荷設(shè)備都處于動(dòng)力平臺(tái)7內(nèi)，八對(duì)螺旋槳通過(guò)主軸6安裝于以動(dòng)力平臺(tái)7為中心的圓周上。主軸6與動(dòng)力平臺(tái)7呈“十”字行連接。
[0016]每個(gè)主軸6上部有分支機(jī)臂11，每個(gè)主軸6和分支機(jī)臂11的端部都設(shè)置一組與無(wú)刷直流電機(jī)4連接的電動(dòng)動(dòng)力單元5,動(dòng)力平臺(tái)與電動(dòng)動(dòng)力單元5電連接,用于控制和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)動(dòng)力單元5的控制系統(tǒng)。在所述主軸6下端設(shè)置起落架10。
[0017]所述的電動(dòng)動(dòng)力單元5包括固定在主軸6端部的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)架2、設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)架2上的無(wú)刷直流電機(jī)4和連接在無(wú)刷電機(jī)4輸出軸上的旋翼I，所述的無(wú)刷電機(jī)4的電源輸入端電連接控制系統(tǒng)的輸出端。所述的旋翼I的葉片為對(duì)稱翼。
[0018]四個(gè)第一非共軸反轉(zhuǎn)螺旋槳8以動(dòng)力平臺(tái)7中心為中心點(diǎn)兩兩對(duì)稱設(shè)置在各主軸6上且距中心點(diǎn)的距離相等。四個(gè)第二非共軸反轉(zhuǎn)螺旋槳9分別位于第一非共軸反轉(zhuǎn)螺旋槳8上面，且保證垂直，注意他們是非共軸反槳。上邊一對(duì)漿采用慢速漿，KV值小的電機(jī)，下邊一對(duì)采用比上邊一對(duì)轉(zhuǎn)速高的漿，并且槳葉直徑應(yīng)該略小于上邊一對(duì)，電機(jī)的KV選用比上邊一對(duì)電機(jī)KV大的無(wú)刷電機(jī)。
[0019]飛行控制系統(tǒng)包括內(nèi)置ARM、多傳感器(包括轉(zhuǎn)速、氣壓高度、GPS、空速傳感器)、3軸陀螺儀。無(wú)線通訊數(shù)據(jù)鏈路包括上下行數(shù)傳、發(fā)射接收天線系統(tǒng)；還包括遙控器。
[0020]所述的飛行控制系統(tǒng)包括飛行控制單元、用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)動(dòng)力單元的驅(qū)動(dòng)單元、儲(chǔ)能動(dòng)力電池和充電控制單元，其中所述的飛行控制單元的信號(hào)輸出端連接驅(qū)動(dòng)單元的信號(hào)輸入端，所述的驅(qū)動(dòng)單元的輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別連接電動(dòng)動(dòng)力單元的無(wú)刷直流電機(jī)，所述的充電控制單元的輸入端連接發(fā)點(diǎn)單元的輸出端，充電控制單元的輸出連接驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行供電。所述的飛行控制單元、驅(qū)動(dòng)單元、儲(chǔ)能動(dòng)力電池、充電動(dòng)力控制單元均設(shè)置在機(jī)架的中心即上下中心板內(nèi)。
[0021]所述的主軸6、分支機(jī)臂11為中空結(jié)構(gòu)，所述的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)置有連接在驅(qū)動(dòng)單元與電動(dòng)動(dòng)力單元中的無(wú)刷電機(jī)之間的導(dǎo)線。
[0022]所述的八對(duì)螺旋槳包括上旋翼和下旋翼，其中每個(gè)上旋翼和下旋翼分為逆時(shí)針和順時(shí)針兩組，所有如圖3中旋翼組件中上旋翼為同組，8只上旋翼的轉(zhuǎn)速由控制系統(tǒng)的同一通道控制且保持始終轉(zhuǎn)數(shù)相同，8只下旋翼的轉(zhuǎn)速由控制系統(tǒng)的同一通道控制且保持始終轉(zhuǎn)數(shù)相同。通過(guò)控制8對(duì)旋翼組件的速度而改變升力，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)飛行器留自由度姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)控制。
[0023]在一定轉(zhuǎn)速下，8只上旋翼的轉(zhuǎn)速和8只下旋翼的轉(zhuǎn)速保持不變，飛行器可以懸停，同時(shí)增加或者減小8只上旋翼的轉(zhuǎn)速和8只下旋翼的轉(zhuǎn)速可以實(shí)現(xiàn)飛行器垂直上升下降運(yùn)動(dòng)。
[0024]在一定轉(zhuǎn)速下，左邊兩個(gè)主軸上的4對(duì)旋翼同時(shí)增減或者減小速度，而右邊兩個(gè)主軸上的4對(duì)旋翼速度保持不變，飛行器可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)方向的轉(zhuǎn)彎。
[0025]在一定轉(zhuǎn)速下，前邊兩個(gè)主軸上的4對(duì)旋翼同時(shí)增減或者減小速度，而后邊兩個(gè)主軸上的4對(duì)旋翼速度保持不變，飛行器可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)方向的前進(jìn)和后退。
[0026]使用2n(n = 8)臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)多旋翼布局的飛行器，則分別由一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)旋翼，同時(shí)需要給每一個(gè)旋翼安裝轉(zhuǎn)速傳感器監(jiān)測(cè)該旋翼轉(zhuǎn)速，并通過(guò)控制回路調(diào)整油門(mén)量以使所旋翼保持相同轉(zhuǎn)速。
[0027]對(duì)于此類多旋翼飛行器的控制信號(hào)，可以由遙控接收機(jī)或者飛控計(jì)算機(jī)等產(chǎn)生。
【權(quán)利要求】
1.一種非共軸反槳多旋翼無(wú)人旋翼機(jī)，包括螺旋槳、動(dòng)力平臺(tái)、飛行控制系統(tǒng)、遙控遙測(cè)系統(tǒng)、載荷設(shè)備，飛行控制系統(tǒng)、遙控遙測(cè)系統(tǒng)、載荷設(shè)備都處于動(dòng)力平臺(tái)內(nèi)，動(dòng)力平臺(tái)通過(guò)主軸與多個(gè)螺旋槳連接，其特征在于:每個(gè)主軸由上下兩軸組成，上下軸分別有兩對(duì)無(wú)刷電機(jī)和兩組螺旋槳，每組螺旋槳又包含上下兩層螺旋槳，每層均為一個(gè)兩葉槳，上邊一對(duì)漿采用慢速漿由KV值小的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，下邊一對(duì)采用比上邊一對(duì)轉(zhuǎn)速高的漿，并且槳葉直徑小于上邊一對(duì)，電機(jī)的KV選用比上邊一對(duì)電機(jī)KV大的無(wú)刷電機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種非共軸反槳多旋翼無(wú)人旋翼機(jī)，其特征在于:每個(gè)主軸上部有分支機(jī)臂，每個(gè)主軸和分支機(jī)臂的端部都設(shè)置一組與無(wú)刷直流電機(jī)連接的電動(dòng)動(dòng)力單元，動(dòng)力平臺(tái)與電動(dòng)動(dòng)力單元電連接。
3.如權(quán)利要求2所述的一種非共軸反槳多旋翼無(wú)人旋翼機(jī)，其特征在于:所述主軸和分支機(jī)臂為中空結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】B64C27/02GK104176249SQ201410339271
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】李一波, 張森悅, 崔媛 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)航空航天大學(xué)