本發(fā)明屬于無人機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙電機橫布協(xié)同操控的雙涵道無人機。

背景技術(shù)：

無人機是一種體型較小、無人駕駛，能夠在空中實現(xiàn)自主飛行并執(zhí)行一定任務(wù)的飛行器。無人機因其獨特的應(yīng)用近年來在軍民領(lǐng)域都獲得廣泛應(yīng)用和飛速發(fā)展，也代表著為未來航空的一個重要發(fā)展方向。

在無人機應(yīng)用過程中，因其無人駕駛，其有效載荷更大，能夠安裝更多的設(shè)備如攝像機進(jìn)行航拍或載重進(jìn)行物資運送，因此，近年來更為其完成任務(wù)的效率、可靠性等，而對其結(jié)構(gòu)空間優(yōu)化、升力提升以及位姿變換靈活性及升、停、落過程的穩(wěn)定性考量不多，且操縱過程中，動力傳動協(xié)同能力差，在碰撞或異物飛入后，抗擊能力差。

而公知現(xiàn)代無人機在起飛、降落需要有較高的速度才能產(chǎn)生足夠的升力，而為減小振動頻率，無人機設(shè)計更傾向于減少動力結(jié)構(gòu)數(shù)量，導(dǎo)致無人機在起飛、降落時，動力不足，因此，大多數(shù)飛行事故均在起飛和著陸時發(fā)生；同時，對于現(xiàn)有大多數(shù)無人機來說，起飛、降落要么需要跑道，占用空間，對地面環(huán)境要求苛刻，要么采用直升渦輪風(fēng)扇升起后，通過其他推力槳翼進(jìn)行水平飛行，不僅動力結(jié)構(gòu)增多，還需要更大的動力供給，增加自重，結(jié)構(gòu)不緊湊，能源、空間利用率較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種可實現(xiàn)垂直起降，橫列雙槳布局的涵道式無人機，采用雙電機橫布協(xié)同驅(qū)動。相比于現(xiàn)有的多旋翼電動無人機，具有占用空間小的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)各組件協(xié)同一致，并在起降、懸停過程中，動力足夠，升力平穩(wěn)，可完成平穩(wěn)航拍或?qū)Ψ€(wěn)定性要求較高的小型貨物的運輸?shù)热蝿?wù)。

本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，一種雙電機橫布協(xié)同操控的雙涵道無人機，包括雙涵道、雙電機、舵面組件，所述雙電機橫向立布于機身中部，雙電機均采用同步帶和同步輪分別將動力傳遞至兩側(cè)螺旋槳，兩側(cè)螺旋槳旋轉(zhuǎn)軸所在平面與雙電機所處平面平行但不共面；舵面組件位于涵道下方，通過搖臂拉桿結(jié)構(gòu)推傾、偏轉(zhuǎn)舵面以控制無人機姿態(tài)、方向，通過電調(diào)控制電機轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)無人機升力和橫滾姿態(tài)，電調(diào)與舵機同步作用，在無人機垂直起降中提高雙電機動力輸出、統(tǒng)一轉(zhuǎn)速，并使雙電機與其相對應(yīng)的同步帶、同步輪、涵道、舵面組件協(xié)同工作，實現(xiàn)起降平穩(wěn)和高速平航。

較佳地，所述無人機的機體由碳纖維板的機身和碳纖維管組成主要承力件構(gòu)成，包括電機安裝板、機臂固定板1、機臂固定板2、起落架固定板、舵機固定側(cè)板、舵面支撐管固定板、飛控安裝側(cè)板、螺旋槳機臂、舵面支撐管、起落架，主承力件通過鋁制隔離柱、管固定夾進(jìn)行連接。

較佳地，無人機的傳動采用同步輪加同步帶的方式進(jìn)行動力的傳輸，包括有同步輪，同步帶，漲緊惰輪，同步帶置于螺旋槳機臂中。

較佳地，所述舵面組件分列機體兩側(cè)，其中每組舵面組件包括有兩片完全一致的翼型控制舵面，舵面的運動由舵機搖臂和關(guān)節(jié)軸承以及拉桿與舵面連接板利用螺釘相連接的方式組成的平面四連桿機構(gòu)完成。

較佳地，所述舵面兩側(cè)的舵面連接板、舵面固定板、舵面連接板與舵面固定板通過法蘭軸承進(jìn)行連接；兩片舵面之間通過關(guān)節(jié)軸承與拉桿相連接，以實現(xiàn)動作一致；舵機搖臂通過螺釘固定于舵機的輸出軸，當(dāng)舵機搖臂轉(zhuǎn)動時，舵面通過四連桿機構(gòu)實現(xiàn)相應(yīng)的運動，與電控協(xié)調(diào)，共同控制無人機俯仰、偏航、橫滾方向的運動。

較佳地，其舵面的偏轉(zhuǎn)由舵機帶動舵機搖臂偏轉(zhuǎn)，舵機搖臂的偏轉(zhuǎn)動作通過關(guān)節(jié)軸承和拉桿傳輸至舵面連接板，舵面連接板與舵面固定板固定并能夠繞舵面固定板轉(zhuǎn)動；舵面連接板與舵面固定，進(jìn)而帶動舵面轉(zhuǎn)動，兩舵面之間一邊通過舵面連接板固定于舵面固定板，另一處通過關(guān)節(jié)軸承和拉桿相連接，當(dāng)其中任意一舵面發(fā)生轉(zhuǎn)動時，另一舵面跟隨轉(zhuǎn)動，完成舵面的聯(lián)動偏轉(zhuǎn)。

較佳地，所述螺旋槳機臂、舵面支撐管通過管固定夾與機體主承力件進(jìn)行連接。

較佳地，所述的電機安裝板與電機通過大墊片和螺釘與電機連接，電機安裝板、機臂固定板1、機臂固定板2、起落架固定板、舵機固定側(cè)板、舵面支撐管固定板、飛控安裝側(cè)板之間通過鋁制隔離柱進(jìn)行連接。

較佳地，所述雙電機中的兩個電機與其相應(yīng)的同步輪通過螺釘固定，機體端漲緊惰輪與主承力件利用螺釘相連，螺旋槳端兩塊同步輪安裝板與螺旋槳機臂通過管夾相連接，螺旋槳端的漲緊惰輪與同步輪安裝板通過螺釘連接；同步輪安裝板安裝有法蘭軸承，螺旋槳軸穿過下層同步輪安裝板法蘭軸承套入同步輪后穿過上層同步輪安裝板，同步輪利用緊定螺釘固定于螺旋槳軸之上；槳夾與螺旋槳軸相連接，螺旋槳安裝于槳夾上；同步帶穿過螺旋槳機臂，繞在兩同步輪之上。

較佳地，電池為無人機提供能源，涵道無人機的電池通過分電板將電流傳輸至電調(diào)，再由電調(diào)傳輸至飛控和電機，舵機供電由飛控完成；無人機的飛控下方貨起落架內(nèi)側(cè)可掛載相應(yīng)的載荷，實現(xiàn)任務(wù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1.具有橫列雙槳布局，受力均衡；2.每側(cè)螺旋槳涵道下方有1組聯(lián)動舵面，與電調(diào)協(xié)同作用，實現(xiàn)整機俯仰、偏航、橫滾運動控制；3.雙電機橫立中置，采用同步帶協(xié)同將動力傳遞至螺旋槳，雙動力統(tǒng)一轉(zhuǎn)速，提高升力，保證起降過程無人機起降過程平穩(wěn)；4.同步帶具有簡易的漲緊機構(gòu)，能夠適當(dāng)調(diào)節(jié)同步帶的松緊；5.具有采用碳纖維板搭接的機體結(jié)構(gòu)，增強抗擊力，減輕自重；6.同步帶置于螺旋槳機臂中，阻抗防護(hù)，通過涵道保護(hù)螺旋槳，防止異物侵入，避免造成飛行故障。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的正視圖

圖2為本發(fā)明的俯視圖

圖3為本發(fā)明的底側(cè)視圖

圖4為本發(fā)明的a-a截面局部視圖

圖5為本發(fā)明的側(cè)視圖

圖6為本發(fā)明的等軸側(cè)視圖

圖7為本發(fā)明的動力系統(tǒng)等軸側(cè)視圖

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)描述。

雙電機橫布協(xié)同操控的雙涵道無人機的大體方案是，橫立布置于機身中部的雙電機通過傳動結(jié)構(gòu)各自驅(qū)動置于兩側(cè)機臂的螺旋槳實現(xiàn)無人機的垂直起飛過程，螺旋槳與電機下方各連接一同步輪，電機通過同步帶將動力輸出至螺旋槳，飛機姿態(tài)的控制靠安放在涵道下方的聯(lián)動控制舵面以及螺旋槳轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)實現(xiàn)。

其具體實施方式為：

如圖1-6所示，該無人機包括雙涵道、雙電機、舵面組件，所述雙電機橫向立布于機身中部，雙電機均采用同步帶和同步輪分別將動力傳遞至兩側(cè)螺旋槳，兩側(cè)螺旋槳旋轉(zhuǎn)軸所在平面與雙電機所處平面平行但不共面；舵面組件位于涵道下方，通過搖臂拉桿結(jié)構(gòu)推傾、偏轉(zhuǎn)舵面以控制無人機姿態(tài)、方向，通過電調(diào)26控制電機轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)無人機升力和橫滾姿態(tài)，電調(diào)與舵機同步作用，在無人機垂直起降中提高雙電機動力輸出、統(tǒng)一轉(zhuǎn)速，并使雙電機與其相對應(yīng)的同步帶、同步輪、涵道、舵面組件協(xié)同工作，實現(xiàn)起降平穩(wěn)和高速平航，電池27為無人機提供能源，涵道無人機的電池27通過分電板28將電流傳輸至電調(diào)26，再由電調(diào)傳輸至飛控25和電機29，舵機供電由飛控25完成；無人機的飛控下方貨起落架內(nèi)側(cè)可掛載相應(yīng)的載荷，實現(xiàn)任務(wù)。

如圖1所示，該無人機的機體由碳纖維板的機身和碳纖維管組成主要承力件構(gòu)成，包括電機安裝板1、機臂固定板12、機臂固定板23、起落架固定板4、舵機固定側(cè)板5、舵面支撐管固定板6、飛控安裝側(cè)板7、螺旋槳機臂8、舵面支撐管9、起落架36。主承力件通過鋁制隔離柱10、管固定夾11進(jìn)行連接。電機安裝板1與電機29通過大墊片和螺釘與電機連接，電機安裝板1、機臂固定板12、機臂固定板23、起落架固定板4、舵機固定側(cè)板5、舵面支撐管固定板6、飛控安裝側(cè)板7之間通過鋁制隔離柱10進(jìn)行連接。所述螺旋槳機臂8、舵面支撐管9通過管固定夾11與機體主承力件進(jìn)行連接。

如圖1和圖7所示，該無人機的傳動采用同步輪加同步帶的方式進(jìn)行動力的傳輸，包括有同步輪12，同步帶13，漲緊惰輪14，同步帶置于螺旋槳機臂8中。能夠有效起到防護(hù)作用，防止同步帶受外來物體的干擾影響動力的傳輸，保證無人機的安全，通過板狀結(jié)構(gòu)及涵道保護(hù)螺旋槳，防止異物侵入，避免造成飛行故障，如涵道無人機的涵道30通過相應(yīng)結(jié)構(gòu)與機臂固定板12連接，通過涵道保護(hù)螺旋槳，防止異物侵入螺旋槳，造成飛行器故障。

如圖1-4所示，舵面組件分列機體兩側(cè)，其中每組舵面組件包括有兩片完全一致的翼型控制舵面15，舵面的運動由舵機搖臂21和關(guān)節(jié)軸承22以及拉桿23與舵面連接板16利用螺釘相連接的方式組成的平面四連桿機構(gòu)完成。優(yōu)選地，所述舵面15兩側(cè)的舵面連接板16、舵面固定板17、舵面連接板16與舵面固定板17通過法蘭軸承18進(jìn)行連接；兩片舵面之間通過關(guān)節(jié)軸承19與拉桿20相連接，以實現(xiàn)動作一致；舵機搖臂21通過螺釘固定于舵機24的輸出軸，當(dāng)舵機搖臂21轉(zhuǎn)動時，舵面通過四連桿機構(gòu)實現(xiàn)相應(yīng)的運動，與電控協(xié)調(diào)，共同控制無人機俯仰、偏航、橫滾方向的運動。

具體為，其舵面的偏轉(zhuǎn)由舵機24帶動舵機搖臂21偏轉(zhuǎn)，舵機搖臂21的偏轉(zhuǎn)動作通過關(guān)節(jié)軸承22和拉桿23傳輸至舵面連接板16，舵面連接板16與舵面固定板17固定并能夠繞舵面固定板17轉(zhuǎn)動；舵面連接板與舵面15固定，進(jìn)而帶動舵面15轉(zhuǎn)動，兩舵面15之間一邊通過舵面連接板16固定于舵面固定板17，另一處通過關(guān)節(jié)軸承19和拉桿20相連接，當(dāng)其中任意一舵面15發(fā)生轉(zhuǎn)動時，另一舵面15跟隨轉(zhuǎn)動，完成舵面的聯(lián)動偏轉(zhuǎn)。

如圖1-7所示，雙電機中的兩個電機29與其相應(yīng)的同步輪12通過螺釘固定，機體端漲緊惰輪14與主承力件利用螺釘相連，螺旋槳端兩塊同步輪安裝板31與螺旋槳機臂通過管夾相連接，螺旋槳端的漲緊惰輪14與同步輪安裝板31通過螺釘連接；同步輪安裝板31安裝有法蘭軸承32，螺旋槳軸穿過下層同步輪安裝板法蘭軸承套入同步輪后穿過上層同步輪安裝板，同步輪利用緊定螺釘固定于螺旋槳軸之上；槳夾33與螺旋槳軸34相連接，螺旋槳35安裝于槳夾33上；同步帶穿過螺旋槳機臂8，繞在兩同步輪之上。

本申請技術(shù)方案采用如上技術(shù)特征，可使無人機實現(xiàn)如下優(yōu)點：1.具有橫列雙槳布局，受力均衡；2.每側(cè)螺旋槳涵道下方有1組聯(lián)動舵面，與電調(diào)協(xié)同作用，實現(xiàn)整機俯仰、偏航、橫滾運動控制；3.雙電機橫立中置，采用同步帶協(xié)同將動力傳遞至螺旋槳，雙動力統(tǒng)一轉(zhuǎn)速，提高升力，保證起降過程無人機起降過程平穩(wěn)；4.同步帶具有簡易的漲緊機構(gòu)，能夠適當(dāng)調(diào)節(jié)同步帶的松緊；5.具有采用碳纖維板搭接的機體結(jié)構(gòu)，增強抗擊力，減輕自重；6.同步帶置于螺旋槳機臂中，阻抗防護(hù)，通過涵道保護(hù)螺旋槳，防止異物侵入，避免造成飛行故障。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。