具有主副多旋翼結(jié)構(gòu)的無人飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飛行器領(lǐng)域，具體地，涉及一種具有主副多旋翼結(jié)構(gòu)的無人飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]機動性較高的無人飛行器，目前主要有單主旋翼無人直升機和多旋翼飛行器。兩者的技術(shù)都已經(jīng)很成熟，但各有優(yōu)缺點。
[0003]多旋翼無人飛行器的負載較小，因為沒有變距系統(tǒng)，依靠電動機轉(zhuǎn)速變化來改變各旋翼推力從而控制姿態(tài)。為了達到穩(wěn)定的姿態(tài)控制效果，使用較短的剛性旋翼，質(zhì)量小，其轉(zhuǎn)動慣量也較小，從而獲得非?？斓碾姍C轉(zhuǎn)速響應(yīng)，機身振動也較小。因此多旋翼無人飛行器易于控制姿態(tài)，懸停穩(wěn)定，抗風(fēng)能力強，其飛行控制程序也較易實現(xiàn)。目前國內(nèi)的多旋翼無人飛行器市場發(fā)展迅速，飛行控制程序也非常成熟。但較小的旋翼使得多旋翼的推力較小，負載很小，很難搭載大型任務(wù)設(shè)備。同時電動機需要電源供電，現(xiàn)階段電池的能量密度遠不能和燃油發(fā)動機相比。從而帶來更大的機身載荷，進一步降低任務(wù)載荷。由于沒有變距系統(tǒng)，多旋翼無法進行倒飛一類的飛行動作，也無法自旋降落，如果空中發(fā)生故障，會直接墜機。
[0004]單主旋翼無人直升機通過調(diào)節(jié)槳距來達到改變推力，旋翼轉(zhuǎn)速變化較小，因此不需要考慮轉(zhuǎn)速響應(yīng)的問題。可以使用較大的螺旋槳提供大推力，有很大的負載。然而單主旋翼無人機主槳旋轉(zhuǎn)帶來的反作用力需要添加尾槳或共軸槳進行平衡。如果是尾槳則會消耗一部分發(fā)動機的動力。如果是共軸雙旋翼，則設(shè)計更加復(fù)雜。而在穩(wěn)定懸停和抗風(fēng)能力方面，雖然揮舞鉸克服了章動性，但仍然存在進動性。因此懸停飛行時定位不穩(wěn)定，易產(chǎn)生水平橫向漂移，抗測風(fēng)能力有限。而向前飛行時旋翼槳面受的氣動力兩側(cè)不平衡，遇有強逆向湍流轉(zhuǎn)捩風(fēng)時容易失衡。綜合考慮，直升機在設(shè)計原理上僅用一至兩個個螺旋槳來調(diào)節(jié)姿態(tài)，與使用多個旋翼的多旋翼飛行器相比難度更高。因此直升機的飛行控制系統(tǒng)更加復(fù)雜，成本更高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種具有主副多旋翼結(jié)構(gòu)的無人飛行器，該具有主副多旋翼結(jié)構(gòu)的無人飛行器載荷大、航程長、升限高，并且姿態(tài)易于控制、懸停穩(wěn)定可靠。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種具有主副多旋翼結(jié)構(gòu)的無人飛行器，包括機身、動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、N個副旋翼軸和N個副旋翼，動力系統(tǒng)位于機身內(nèi)，副旋翼軸沿著周向間隔安裝于機身的外壁上且N個副旋翼軸位于同一水平面內(nèi)，副旋翼安裝于副旋翼軸的末端上，傳動系統(tǒng)敷設(shè)于副旋翼軸內(nèi)，并且傳動系統(tǒng)一端與動力系統(tǒng)相連而另一端與副旋翼相連以能夠驅(qū)動副旋翼轉(zhuǎn)動；還包括主旋翼和主旋翼軸，主旋翼軸豎直安裝于機身的頂部，主旋翼安裝于主旋翼軸頂部，并且主旋翼與傳動系統(tǒng)相連以使得主旋翼能夠轉(zhuǎn)動，其中，N為不小于3的正整數(shù)。
[0007]優(yōu)選地，主旋翼的槳葉與副旋翼的槳葉的槳型相反。
[0008]優(yōu)選地，主旋翼的槳葉長度大于副旋翼的槳葉長度。
[0009]優(yōu)選地，無人飛行器還包括設(shè)置于主旋翼軸上和副旋翼軸上的總距變距系統(tǒng)，總距變距系統(tǒng)能夠協(xié)同改變主旋翼和副旋翼的總距。
[0010]優(yōu)選地，在無人飛行器處于升降狀態(tài)下，副旋翼以及主旋翼均在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動并且旋轉(zhuǎn)方向相反。
[0011]優(yōu)選地，主旋翼的槳轂處和/或副旋翼的槳轂處設(shè)有揮舞鉸。
[0012]優(yōu)選地，主旋翼的槳轂處和/或副旋翼的槳轂處還設(shè)有與揮舞鉸相配合的阻尼器，阻尼器的兩端分別連接揮舞鉸和槳轂。
[0013]優(yōu)選地，揮舞鉸與主旋翼的槳葉和/或副旋翼的槳葉之間設(shè)有擺振鉸。
[0014]優(yōu)選地，傳動系統(tǒng)包括主減速器、主減速器輸入軸、副減速器輸入軸和副減速器，傳動系統(tǒng)依次通過主減速器輸入軸和主減速器能夠驅(qū)動主旋翼旋轉(zhuǎn)；并且，傳動系統(tǒng)還依次通過副減速器輸入軸、副減速器能夠驅(qū)動副旋翼旋轉(zhuǎn)。
[0015]根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明采用N個尺寸小于主旋翼的水平副旋翼，與多旋翼無人飛行器相比，主旋翼尺寸較大，擁有較高的升力效率；而與單旋翼帶尾槳無人直升機相比，在擁有相同的主槳升力效率時，副旋翼在平衡主槳扭矩時還可提供額外的輔助升力；從而解決了傳統(tǒng)無人直升機升力效率低的問題。同時，N個副旋翼還可在飛行控制系統(tǒng)的協(xié)同操縱下，提高懸停穩(wěn)定性，增加抗湍流轉(zhuǎn)捩風(fēng)和側(cè)風(fēng)能力。
[0016]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0017]附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中的具有主副多旋翼結(jié)構(gòu)的無人飛行器(N =4時)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖標記說明
[0020]1-主旋翼2-副旋翼
[0021]3-機身4-主旋翼軸
[0022]5-副旋翼軸
【具體實施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0024]在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，“上、下、內(nèi)、外”等包含在術(shù)語中的方位詞僅代表該術(shù)語在常規(guī)使用狀態(tài)下的方位，或為本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的俗稱，而不應(yīng)視為對該術(shù)語的限制。
[0025]參見圖1，本發(fā)明提供一種具有主副多旋翼結(jié)構(gòu)的無人飛行器，包括機身3、動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、N個副旋翼軸5和N個副旋翼2，動力系統(tǒng)位于機身3內(nèi)，副旋翼軸5沿著周向間隔安裝于機身3的外壁上且N個副旋翼軸5位于同一水平面內(nèi)，副旋翼2安裝于副旋翼軸5的末端上，傳動系統(tǒng)敷設(shè)于副旋翼軸內(nèi)，并且傳動系統(tǒng)一端與動力系統(tǒng)相連而另一端與副旋翼2相連以能夠驅(qū)動副旋翼2轉(zhuǎn)動；還包括主旋翼I和主旋翼軸4，主旋翼軸4豎直安裝于機身3的頂部，主旋翼I安裝于主旋翼軸4頂部，并且主旋翼I與傳動系統(tǒng)相連以使得主旋翼I能夠轉(zhuǎn)動，其中，N為不小于3的正整數(shù)。
[0026]通過上述技術(shù)方案，該無人飛行器采用N個尺寸小于主旋翼I的水平副旋翼2，與多旋翼無人飛行器相比，主旋翼I尺寸較大，擁有較高的升力效率；而與單旋翼帶尾槳無人直升機相比，在擁有相同的主槳升力效率時，副旋翼2在平衡主旋翼I扭矩時還可提供額外的輔助升力；從而解決了傳統(tǒng)無人直升機升力效率低的問題。同時，N個副旋翼2還可在飛行控制系統(tǒng)的協(xié)同操縱下，提高懸停穩(wěn)定性，增加抗湍流轉(zhuǎn)捩風(fēng)和側(cè)風(fēng)能力。
[0027]在本實施方式中，為了提高無人飛行器飛行時的穩(wěn)定性，使得副旋翼2能夠平衡主旋翼I旋轉(zhuǎn)帶來的反作用力，優(yōu)選地，主旋翼I的槳葉與副旋翼2的槳葉的槳型相反。并且優(yōu)選在無人飛行器處于升降狀態(tài)下時，副旋翼2以及主旋翼I均在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動并且旋轉(zhuǎn)方向相反。
[0028]在無人飛行器飛行時，為了使得主旋翼I能夠提供足夠大的升力，優(yōu)選主旋翼I的槳葉長度大于副旋翼2的槳葉長度。這樣，主旋翼I旋轉(zhuǎn)時就可以提供較大的升力，提高了整個無人飛行器的負載能力。
[0029]此外，無人飛行器在飛行過程中，根據(jù)實際需要會進行升降、懸?；蛘吆较蚱D(zhuǎn)、前后左右移動等操作，為了實現(xiàn)該技術(shù)效果，使得無人飛行器的飛行更加靈活多變，優(yōu)選地，無人飛行器還包括設(shè)置于主旋翼軸4上和副旋翼軸5上的總距變距系統(tǒng)，總距變距系統(tǒng)能夠協(xié)同改變主旋翼I和副旋翼2的總距?？偩?，也叫螺距，是飛行器旋翼的槳葉橫切面中心線與水平線的夾角角度。這樣，通過總距