速 度非常大，產(chǎn)生的瞬間電流非常大，極大的增加電耗，大電流對(duì)于電調(diào)的要求更高，對(duì)于電 機(jī)的整體要求也非常高，容易造成各種故障。甚至對(duì)于大型的電機(jī)和超長(zhǎng)的螺旋槳而言，由 于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的因素，現(xiàn)有技術(shù)根本無法瞬間產(chǎn)生這么大的加速度。
[0085] 對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，真實(shí)飛行的操控過程是分若干段的：例如飛行器在平面發(fā)生 偏轉(zhuǎn)的時(shí)候，先要產(chǎn)生某個(gè)方向的平面扭力矩差，停轉(zhuǎn)則需要產(chǎn)生反向的扭力矩差，最后所 有電機(jī)恢復(fù)初始狀態(tài)，飛行器保持新的靜態(tài)平衡。從飛行器偏轉(zhuǎn)到停止，單個(gè)電機(jī)需要經(jīng)過 增加拉力（整體產(chǎn)生某個(gè)方向的扭矩）_減少拉力（整體產(chǎn)生反向扭矩）_增加拉力（扭矩 重新平衡）等，因此一個(gè)完整的姿態(tài)調(diào)整過程對(duì)于電機(jī)來說需要增速或減速調(diào)整若干次， 這樣極大的增加了能耗，而且耗時(shí)相對(duì)較長(zhǎng)；本實(shí)用新型只需位移電機(jī)交替工作若干次即 可，時(shí)間非常短，電機(jī)轉(zhuǎn)速無需任何變化，最大程度節(jié)約能耗。
[0086] 另一方面，位移電機(jī)的功率很小，僅為幾W，假設(shè)0. 5秒時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)調(diào)控一次，工作 時(shí)間0. 1秒，總工作時(shí)間非常短，總功耗只有零點(diǎn)幾瓦。4個(gè)位移電機(jī)的總電耗占飛行器整 體電耗的比例不超過5%。因此在實(shí)際使用中，本實(shí)用新型提供的飛行器在正常飛行過程 中，調(diào)節(jié)姿態(tài)的綜合電耗可以降至常規(guī)飛行器的60%。
[0087] 終上所述，結(jié)合大電機(jī)和大螺旋槳的高效率，以及本實(shí)用新型使得調(diào)節(jié)飛行姿態(tài) 的電耗的巨大下降，多旋翼飛行器的實(shí)際使用時(shí)間將有超過200%的提高。假如常規(guī)小型飛 行器的實(shí)際飛行時(shí)間為10分鐘，而采用本實(shí)用新型的飛行器可以選用大電機(jī)，最大載重大 大提高，可裝兩倍于小型飛行器電池，則時(shí)間飛行時(shí)間將超過40分鐘，極大的提高飛行器 的實(shí)際使用能力和范圍。
[0088] 3、飛彳丁器操控性、穩(wěn)定性、機(jī)動(dòng)性的綜合提尚：
[0089] 基于本實(shí)用新型的上述特點(diǎn)1，位移電機(jī)超快的響應(yīng)速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于螺旋槳和電機(jī) 的調(diào)控響應(yīng)速度，尤其是大型電機(jī)和大螺旋槳的調(diào)控響應(yīng)速度，極大的提高了飛行器的可 操控性，同時(shí)帶來了穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性的相應(yīng)提高。
[0090] 基于本實(shí)用新型的上述特點(diǎn)4,本實(shí)用新型的調(diào)控技術(shù)可以和現(xiàn)有技術(shù)同時(shí)使用， 互不干涉，且可互補(bǔ)，最快速度和最大程度進(jìn)行調(diào)控，進(jìn)一步提高飛行器的操控性、穩(wěn)定性、 機(jī)動(dòng)性，并且節(jié)約電耗。
[0091] 主動(dòng)調(diào)控方面：假如飛行器在上升過程中人工控制，使其迅速的發(fā)生偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，現(xiàn) 有技術(shù)偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中同轉(zhuǎn)向兩個(gè)螺旋槳拉力增大，假設(shè)幅度為30 %，反轉(zhuǎn)的另外兩個(gè)螺旋槳 拉力下降（拉力上升亦可，但幅度要小于30 %，不過這樣電機(jī)所在平面方向的扭矩差就很 小，偏轉(zhuǎn)的非常慢），假設(shè)幅度為其10%，這樣總拉力增加10%，飛行器上升，同時(shí)電機(jī)所在 平面的扭矩不再平衡，發(fā)生偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型可以采用實(shí)施例中所述調(diào)控方式中的XY 平面上的偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的調(diào)控模式，使得飛行器可以快速的偏轉(zhuǎn)；同時(shí)每個(gè)電機(jī)提高其10%的 拉力即可使得其總拉力增加10%，達(dá)到和現(xiàn)有方法一樣的效果，但需要電機(jī)增加的轉(zhuǎn)速很 小，需要的電機(jī)的反應(yīng)時(shí)間更短，電流變化更小，調(diào)控速度更快，總能耗更低。根據(jù)表1和表 2中電機(jī)的效率對(duì)比，4個(gè)電機(jī)增加10%的拉力的電耗，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2個(gè)電機(jī)增加30%拉力 的電耗，更加避免了 2個(gè)電機(jī)減速10%產(chǎn)生的"剎車"電耗。
[0092] 被動(dòng)調(diào)控方面：假設(shè)較大側(cè)風(fēng)使得飛行器往某個(gè)X軸方向俯仰，影響了飛行器的 穩(wěn)定性，飛行器通過負(fù)反饋控制，迅速的重新恢復(fù)水平，現(xiàn)有調(diào)控技術(shù)采取提高下沉方向電 機(jī)的拉力，減低上抬方向電機(jī)的拉力，使得飛行器逆向俯仰，恢復(fù)水平；本實(shí)用新型可以采 取實(shí)施例中X軸方向俯仰運(yùn)動(dòng)的調(diào)控模式，非常短的時(shí)間讓產(chǎn)生飛行器產(chǎn)生俯仰運(yùn)動(dòng)的力 矩差，如果該力矩差不足以恢復(fù)飛行器水平，還可以采用現(xiàn)有調(diào)控模式，加大力矩差，但因 為部分力矩差無需由電機(jī)的拉力變化提供，這樣減少了電機(jī)的調(diào)速變化，減少了調(diào)控時(shí)間， 同時(shí)減少了電耗。
[0093] 事實(shí)上，在外界干擾不大的情況下，本實(shí)用新型的調(diào)控方法足以完成飛行器的各 種姿態(tài)調(diào)整，無需對(duì)電機(jī)的拉力進(jìn)行調(diào)整，使得飛行器的調(diào)控速度非?？臁＜词故切枰瑫r(shí) 啟用現(xiàn)有的調(diào)控技術(shù)，由于電機(jī)的調(diào)速范圍的下降，同樣減少了電機(jī)的調(diào)速所需時(shí)間，總體 上也提高了飛行器的綜合調(diào)控速度。
[0094] 可操控性的提尚，有利于飛彳丁器的穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性的綜合提尚。尤其是對(duì)于中大 型飛行器，其動(dòng)力冗余較大，但現(xiàn)有技術(shù)的響應(yīng)速度相對(duì)較慢，大大影響其負(fù)反饋調(diào)節(jié)的速 度，這個(gè)瓶頸很大程度限制了其穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性，本實(shí)用新型超快的調(diào)控響應(yīng)速度，可以充 分利用其動(dòng)力冗余，克服這個(gè)瓶頸，大大提高其穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性。
[0095] 綜上所述，本實(shí)用新型中所述的調(diào)控裝置和其相應(yīng)的調(diào)控方式，可單獨(dú)或同步與 現(xiàn)有調(diào)控系統(tǒng)使用，其超快的響應(yīng)速度和超低的能耗可以使得小型飛行器在不犧牲操控性 和機(jī)動(dòng)性的前提下，裝備更大的電機(jī)和螺旋槳，提高電機(jī)效率，增大拉力，從而提高載重能 力，并大大降低電耗，同時(shí)可以選擇加裝更多的電池來進(jìn)一步提高使用時(shí)間；亦可讓已經(jīng)裝 有大型電機(jī)和大螺旋槳的大型飛行器在已有電機(jī)效率高，載重大和穩(wěn)定性強(qiáng)的基礎(chǔ)上，擁 有不亞于小飛行器的可操控性和機(jī)動(dòng)性，同時(shí)節(jié)約電耗。本實(shí)用新型和現(xiàn)有飛行器的設(shè)計(jì) 能比較完美的融合在一起，對(duì)于現(xiàn)有多旋翼飛行器，電機(jī)效率，載重能力，操控性，穩(wěn)定性， 機(jī)動(dòng)性和使用時(shí)間等相互矛盾的各種屬性可以通過本實(shí)用新型做出良好的協(xié)調(diào)，做到全面 優(yōu)化和提尚。
[0096] 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多旋翼飛行器，包括多個(gè)螺旋槳以及多個(gè)電機(jī)，每個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)一個(gè)螺旋槳， 其特征在于，還包括多個(gè)位移電機(jī)，每一位移電機(jī)與相應(yīng)的一組螺旋槳和電機(jī)傳動(dòng)連接用 于改變各個(gè)螺旋槳之間的相對(duì)位置。2. 如權(quán)利要求1所述的多旋翼飛行器，其特征在于，包括機(jī)身以及設(shè)置在機(jī)身上的支 撐臂，所述電機(jī)可移動(dòng)地設(shè)置在支撐臂上。3. 如權(quán)利要求2所述的多旋翼飛行器，其特征在于，所述位移電機(jī)設(shè)置在支撐臂或機(jī) 身上，并與相應(yīng)的一個(gè)電機(jī)傳動(dòng)連接，用于改變各個(gè)電機(jī)之間的相對(duì)位置，進(jìn)而改變各個(gè)螺 旋槳之間的相對(duì)位置。4. 如權(quán)利要求3所述的多旋翼飛行器，其特征在于，所述電機(jī)與位移電機(jī)通過拉桿、拉 索，滑輪或齒輪等傳動(dòng)連接。5. 如權(quán)利要求2所述的多旋翼飛行器，其特征在于，所述電機(jī)通過滑軌或滾軸等可移 動(dòng)的設(shè)置在支撐臂上。6. 如權(quán)利要求1所述的多旋翼飛行器，其特征在于，還包括用于調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的電子 調(diào)節(jié)器。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種多旋翼飛行器。該多旋翼飛行器，包括多個(gè)螺旋槳以及多個(gè)電機(jī)，每個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)一個(gè)螺旋槳；還包括多個(gè)位移電機(jī)，每一位移電機(jī)與相應(yīng)的一組螺旋槳和電機(jī)傳動(dòng)連接用于改變各個(gè)螺旋槳之間的相對(duì)位置。本實(shí)用新型通過改變各個(gè)螺旋槳的相對(duì)位置以改變各個(gè)螺旋槳產(chǎn)生的力矩，進(jìn)而調(diào)整多旋翼飛行器的飛行姿態(tài)?，F(xiàn)有飛行器單純地只調(diào)節(jié)拉力大小(螺旋槳的轉(zhuǎn)速)來控制力矩變化，本實(shí)用新型加入調(diào)節(jié)力臂長(zhǎng)短的變化(螺旋槳之間的相對(duì)位置)來控制力矩的變化，能最大程度上提高飛行器的操控性，同時(shí)整體提高飛行器的其他各個(gè)方面的性能。
【IPC分類】B64C27/12, B64C27/08
【公開號(hào)】CN204776019
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520490454
【發(fā)明人】楊小韜
【申請(qǐng)人】楊小韜
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月9日