所述第一螺旋槳40旋轉(zhuǎn)360° )為例說(shuō)明該旋翼控制裝置的工作方式:
[0097]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的旋翼控制裝置的俯視圖，圖中將所述飛行器分為如圖所示的四個(gè)象限，這四個(gè)象限視為飛行器坐標(biāo)系，在該飛行器坐標(biāo)系中，規(guī)定所述第一螺旋槳40軸線(xiàn)與所述第一象限起始位置的夾角A為電機(jī)控制器164的位置參考值，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，所述第一螺旋槳40沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)且與起始位置的夾角A變化范圍為0-360°。假設(shè)所述飛行器需要向前飛行，此時(shí)所述電機(jī)12接收到所述電機(jī)控制器164的驅(qū)動(dòng)信號(hào)后而發(fā)生角加速度變化如圖7的曲線(xiàn)所示。
[0098]請(qǐng)參照?qǐng)D6至圖8，當(dāng)所述第一螺旋槳40的軸線(xiàn)與起始位置的夾角A小于180°時(shí)，所述電機(jī)12的角加速度為正值，此時(shí)，所述動(dòng)力主軸120與所述固定架30之間產(chǎn)生正向位移，該正向位移由動(dòng)力傳遞組件20傳遞至所述第一輸出軸22和所述第二輸出軸23，再由與所述第一輸出軸22和所述第二輸出軸23相固連的第一傳動(dòng)軸42和所述第二傳動(dòng)軸52傳遞至所述第一螺旋槳40的第一葉片44和所述第二螺旋槳50的第二葉片上，所述第一螺旋槳40的槳距為負(fù)值，而所述第二螺旋槳50的槳距為正值。由于當(dāng)所述第一螺旋槳40與起始位置的夾角A在180°以?xún)?nèi)時(shí)，所述第一螺旋槳40的槳距均為負(fù)值，所述第二螺旋槳50的槳距均為正值，因此，位于所述第一象限和所述第二象限的第一螺旋槳40會(huì)產(chǎn)生向下的升力，而位于所述第三象限和所述第四象限的第二螺旋槳50會(huì)產(chǎn)生向上的升力，這樣，所述飛行器會(huì)受到一合力向前方的扭轉(zhuǎn)力矩。
[0099]請(qǐng)參照?qǐng)D6至圖8，當(dāng)所述第一螺旋槳40的軸線(xiàn)與起始位置的夾角A為180°時(shí)，所述電機(jī)12的角加速度為零，所述動(dòng)力主軸120與所述固定架30之間不存在相對(duì)位移，此時(shí)，所述第一螺旋槳40和所述第二螺旋槳50的槳距均為零，因此，所述第一螺旋槳40和所述第二螺旋槳50所產(chǎn)生的升力大小和方向均相同。
[0100]請(qǐng)參照?qǐng)D6至圖8，當(dāng)所述第一螺旋槳40的軸線(xiàn)與起始位置的夾角A位于180°與360°之間時(shí)，所述電機(jī)12的角加速度為負(fù)值，此時(shí)，所述動(dòng)力主軸120與所述固定架30之間產(chǎn)生負(fù)向位移，該負(fù)向位移由動(dòng)力傳遞組件20傳遞至所述第一輸出軸22和所述第二輸出軸23，再由與所述第一輸出軸22和所述第二輸出軸23相固連的第一傳動(dòng)軸42和所述第二傳動(dòng)軸52傳遞至所述第一螺旋槳40的第一葉片44和所述第二螺旋槳50的第二葉片上，所述第一螺旋槳40的槳距為正值，而所述第二螺旋槳50的槳距為負(fù)值。由于當(dāng)所述第一螺旋槳40與起始位置的夾角A在180°以?xún)?nèi)時(shí)，所述第一螺旋槳40的槳距均為正值，所述第二螺旋槳50的槳距均為負(fù)值，因此，位于所述第一象限和所述第二象限的第二螺旋槳50會(huì)產(chǎn)生向下的升力，而位于所述第三象限和所述第四象限的第一螺旋槳40會(huì)產(chǎn)生向上的升力，這樣，所述飛行器會(huì)受到一合力向前方的扭轉(zhuǎn)力矩。
[0101]因此，在一個(gè)工作周期內(nèi)，所述飛行器受到來(lái)自本發(fā)明實(shí)施例提供的旋翼控制裝置的一個(gè)合力向前方的扭轉(zhuǎn)力矩，在該扭轉(zhuǎn)力矩的控制下飛行器即可完成向前飛行的動(dòng)作。
[0102]本發(fā)明實(shí)施例提供的旋翼飛行器包括旋翼控制裝置，所述旋翼控制裝置為上述旋翼控制裝置。該實(shí)施例提供的旋翼控制裝置與上述各實(shí)施例提供的旋翼控制裝置具有相同的結(jié)構(gòu)和特征，而且所起作用相同，在此不贅述。
[0103]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種旋翼控制裝置，其特征在于，包括: 伺服裝置，設(shè)有動(dòng)力主軸； 動(dòng)力傳遞組件，包括動(dòng)力輸入軸、第一輸出軸和第二輸出軸，所述第一輸出軸與所述第二輸出軸同軸固定連接，且與所述動(dòng)力輸入軸相垂直，所述動(dòng)力輸入軸與所述動(dòng)力主軸固定連接; 固定架，與所述動(dòng)力主軸同軸連接； 沿所述固定架的徑向同軸設(shè)置的第一螺旋槳和第二螺旋槳，所述第一螺旋槳固定于所述固定架上并與所述第一輸出軸固定連接，所述第二螺旋槳固定于所述固定架上并與所述第二輸出軸固定連接；其中，所述第一螺旋槳的徑向軸線(xiàn)與所述第一螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)平行，所述第一螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)與所述動(dòng)力主軸垂直，所述第二螺旋槳的徑向軸線(xiàn)與所述第二螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)平行，所述第二螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)與所述動(dòng)力主軸垂直； 其中，所述伺服裝置產(chǎn)生的周期性旋轉(zhuǎn)角加速度而導(dǎo)致了周期性的轉(zhuǎn)矩變化，該周期性的轉(zhuǎn)矩變化經(jīng)所述動(dòng)力傳遞組件傳遞至所述第一螺旋槳和所述第二螺旋槳，通過(guò)控制所述第一螺旋槳和所述第二螺旋槳的槳距變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器俯仰和橫滾自由度的控制。2.如權(quán)利要求1所述的旋翼控制裝置，其特征在于，所述固定架包括固定安裝所述第一螺旋槳和所述第二螺旋槳的安裝圓環(huán)以及設(shè)置于所述安裝圓環(huán)內(nèi)并設(shè)有安裝孔的支架部，所述動(dòng)力主軸穿過(guò)所述安裝孔與所述動(dòng)力輸入軸固定連接。3.如權(quán)利要求2所述的旋翼控制裝置，其特征在于，還包括限制所述動(dòng)力主軸與所述固定架相對(duì)位移且為環(huán)狀的柔性元件，所述柔性元件固定于所述動(dòng)力主軸與所述安裝孔的孔壁之間。4.如權(quán)利要求2所述的旋翼控制裝置，其特征在于，所述第一螺旋槳包括固定安裝于所述安裝圓環(huán)上并與所述第一輸出軸同軸固定連接的第一傳動(dòng)軸以及與所述第一傳動(dòng)軸固定連接的第一葉片；所述第二螺旋槳包括固定安裝于所述安裝圓環(huán)上并與所述第二輸出軸同軸固定連接的第二傳動(dòng)軸以及與所述第二傳動(dòng)軸固定連接的第二葉片。5.如權(quán)利要求1所述的旋翼控制裝置，其特征在于，所述動(dòng)力傳遞組件還包括具有動(dòng)力輸入端和動(dòng)力輸出端的萬(wàn)向節(jié)機(jī)構(gòu)以及與所述萬(wàn)向節(jié)機(jī)構(gòu)連接并設(shè)有所述第一輸出軸和所述第二輸出軸的安裝框，其中，所述動(dòng)力輸入軸設(shè)置于所述萬(wàn)向節(jié)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸入端，所述第一輸出軸設(shè)置于所述萬(wàn)向節(jié)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸出端。6.如權(quán)利要求5所述的旋翼控制裝置，其特征在于，所述萬(wàn)向節(jié)機(jī)構(gòu)為普通萬(wàn)向節(jié)、準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)、等速萬(wàn)向節(jié)、十字軸式萬(wàn)向節(jié)、雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)、三軸式萬(wàn)向節(jié)、球籠式萬(wàn)向節(jié)、球差式萬(wàn)向節(jié)或者繞性萬(wàn)向節(jié)。7.如權(quán)利要求1所述的旋翼控制裝置，其特征在于，所述動(dòng)力傳遞組件還包括與所述動(dòng)力輸入軸同軸固定連接的第一齒輪、轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于所述第一輸出軸上的第二齒輪以及固定安裝于所述第二輸出軸上并與所述第二齒輪位于所述第一齒輪相對(duì)兩側(cè)的第三齒輪，所述第二齒輪和所述第三齒輪與所述第一齒輪嚙合。8.如權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的旋翼控制裝置，其特征在于，所述伺服裝置包括: 電機(jī)，具有所述動(dòng)力主軸； 旋轉(zhuǎn)位置傳感器，固定連接于所述電機(jī)并用于檢測(cè)所述電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)位置； 控制系統(tǒng)，接收所述旋轉(zhuǎn)位置傳感器的相對(duì)位置信號(hào)并控制所述電機(jī)，以使所述電機(jī)的角加速度產(chǎn)生周期性變化。9.如權(quán)利要求8所述的旋翼控制裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括姿態(tài)控制器和電機(jī)控制器； 所述姿態(tài)控制器接收飛行員的命令信號(hào)和來(lái)自慣性量測(cè)單元的飛行器姿態(tài)信號(hào)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序算法生成一控制指令并將所述控制指令發(fā)送給電機(jī)控制器； 所述電機(jī)控制器接收所述姿態(tài)控制器的控制指令和所述旋轉(zhuǎn)位置傳感器提供的位置信號(hào)，并生成驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)與所述電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)的固有驅(qū)動(dòng)信號(hào)疊加以控制所述第一螺旋槳和所述第二螺旋槳的槳距變化。10.如權(quán)利要求9所述的旋翼控制裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)為一正弦驅(qū)動(dòng)信號(hào)，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的所述電機(jī)接收到所述正弦驅(qū)動(dòng)信號(hào)而發(fā)生周期性角加速度變化；所述正弦驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位決定了所述槳距變化于所述飛行器坐標(biāo)系中的位置。11.如權(quán)利要求8所述的旋翼控制裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)位置傳感器為磁傳感器、霍爾傳感器或者光電碼盤(pán)。12.—種旋翼飛行器，包括旋翼控制裝置，其特征在于，所述旋翼控制裝置為如權(quán)利要求I至11任意一項(xiàng)所述的旋翼控制裝置。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明適用于旋翼飛行器技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種旋翼控制裝置和旋翼飛行器。該旋翼控制裝置包括設(shè)有動(dòng)力主軸的伺服裝置、動(dòng)力傳遞組件、固定架、第一螺旋槳和第二螺旋槳，伺服裝置產(chǎn)生的周期性的轉(zhuǎn)矩變化經(jīng)動(dòng)力傳遞組件傳遞至第一螺旋槳和第二螺旋槳，并控制第一螺旋槳和第二螺旋槳的槳距變化。該旋翼控制裝置利用固定架連接動(dòng)力主軸與第一螺旋槳和第二螺旋槳，避免了驅(qū)動(dòng)第一螺旋槳和第二螺旋槳發(fā)生槳距變化的力與第一螺旋槳和第二螺旋槳所受的向心力之間發(fā)生耦合現(xiàn)象，保證了該旋翼控制裝置可以精確高效地控制第一螺旋槳和第二螺旋槳的槳距變化，而且也使得具有該旋翼控制裝置的旋翼飛行器可以獲得更大的俯仰和橫滾控制力矩。
【IPC分類(lèi)】B64C27/14
【公開(kāi)號(hào)】CN104973242
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510317553
【發(fā)明人】胡家祺
【申請(qǐng)人】胡家祺
【公開(kāi)日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2015年6月10日...