變軸向多旋翼飛行器的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及小型飛行器，具體涉及一種變軸向多旋翼飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]多旋翼飛行器利用多個螺旋槳飛行，可以搭配微型相機錄制空中視頻，也可以用來搭載各種測量儀器，進行高空探測或高空物體投擲，可以應用在農(nóng)業(yè)、探測、氣象、災害預報和救援等各種領域。
[0003]現(xiàn)有的多旋翼飛行器，都是使用改變飛行器發(fā)動機輸出功率，或者改變槳葉螺距，使得多個發(fā)動機之間存在升力差或者扭矩差來實現(xiàn)飛行器姿態(tài)變化。為了使得飛行器平穩(wěn)飛行，在調(diào)整每一個飛行姿態(tài)時，具體要怎樣改變發(fā)動機的輸出功率或者改變槳葉的螺距，需要利用計算機編制程序，進行精確計算，過程繁瑣、難以普及，不易實時應付復雜多變的飛行環(huán)境。而且使用現(xiàn)有的調(diào)整方法，在飛行姿態(tài)改變的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)飛行器機身傾斜的情況，不利于在飛行器上搭載錄像設備或者觀測儀器。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決上述問題，本實用新型公開了一種變軸向多旋翼飛行器。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]一種變軸向多旋翼飛行器，包括機身，所述機身上安裝有向外伸出的旋翼臂，所述旋翼臂至少有三個，相對于機身的中軸線所在的垂直平面，位置對稱的安裝在機身上；所述旋翼臂末端安裝有變軸裝置；所述變軸裝置上安裝有發(fā)動機；所述發(fā)動機上安裝有螺旋槳；所述變軸裝置可控制所述發(fā)動機和螺旋槳在所述變軸裝置所在的水平面之上的空間中自由轉(zhuǎn)動。
[0007]其進一步的技術(shù)方案為:所述發(fā)動機為電動機、內(nèi)燃機或噴氣發(fā)動機。
[0008]其進一步的技術(shù)方案為:所述變軸裝置包括第一軸承桿和第二軸承桿；所述第一軸承桿的一端連接所述旋翼臂，另一端連接第二軸承桿的一端，連接處為萬向球頭關節(jié)軸承；所述第二軸承桿的另一端設置有第一固定平臺；所述第一軸承桿的兩邊設置有第二固定平臺；還包括推桿，所述推桿包括第一推桿和第二推桿；所述第一推桿的一端通過活動鉸鏈固定在第二固定平臺上，另一端與第二推桿的一端套接，可與第二推桿相對伸縮位移；所述第二推桿的另一端通過活動鉸鏈固定在所述第二軸承桿側(cè)壁；所述推桿有兩根，相對于所述第一軸承桿所在的垂直平面對稱安裝。
[0009]其進一步的技術(shù)方案為:所述推桿為電動推桿、氣動液壓推桿或者舵機控制推桿。
[0010]本實用新型的有益技術(shù)效果是:
[0011]本實用新型公開的變軸向多旋翼飛行器，是一種不同于現(xiàn)有的多旋翼飛行器的技術(shù)方案，可以用在農(nóng)業(yè)、氣象、測量、旅游和救災等各個場景中，有很高的使用價值及推廣價值。
[0012]本實用新型只靠改變各個螺旋槳槳面的方向，即可使得飛行器做出前進、后退、左移、右移以及左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的姿態(tài)，與垂直翼飛行器和現(xiàn)有的多旋翼飛行器相比，本方法可以使得飛行器在飛行的過程中始終保持水平狀態(tài)，在應用于搭載測量儀器時，可以保證飛行器所搭載的儀器的安全。而且與現(xiàn)有的多旋翼飛行器的控制方法相比，本方法原理易于理解，制作和操作都十分簡單，有利于應用到實際中以及大規(guī)模的生產(chǎn)與推廣。
【附圖說明】
[0013]圖1是飛行器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是變軸裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是飛行器前進后退時的飛行姿態(tài)示意圖。
[0016]圖4是飛行器左右平移時的飛行姿態(tài)示意圖。
[0017]圖5是飛行器右轉(zhuǎn)時的飛行姿態(tài)示意圖。
[0018]圖6是圖5的俯視圖。
[0019]圖7是飛行器左轉(zhuǎn)時的飛行姿態(tài)示意圖。
[0020]圖8是圖7的俯視圖。
【具體實施方式】
[0021]圖1是本實用新型的飛行器結(jié)構(gòu)示意圖。飛行器包括機身3，機身3下部有機身支架4。機身3上安裝有向外伸出的旋翼臂，旋翼臂至少有三個，相對于機身的中軸線所在的垂直平面，位置對稱的安裝在機身3上。在本實施例中，旋翼臂有四個，互相垂直，間隔角度為90度。旋翼臂末端安裝有變軸裝置1，變軸裝置I上安裝有發(fā)動機，發(fā)動機上安裝有螺旋槳2，可帶動螺旋槳2轉(zhuǎn)動。變軸裝置I可控制發(fā)動機和螺旋槳2的方向，使得發(fā)動機和螺旋槳2可在變軸裝置I所在的水平面之上的空間中自由轉(zhuǎn)動。發(fā)動機可以為電動機、內(nèi)燃機或噴氣發(fā)動機。
[0022]圖2為變軸裝置結(jié)構(gòu)示意圖。變軸裝置I包括軸承桿5和軸承桿6，軸承桿5的一端連接旋翼臂，另一端連接軸承桿6的一端，軸承桿5和軸承桿6的連接處為萬向球頭關節(jié)軸承7，使得軸承桿6可自由的向各個角度轉(zhuǎn)動。軸承桿6的另一端設置有固定平臺11，軸承桿5的兩邊設置有固定平臺8。變軸裝置還包括推桿，推桿包括推桿9和推桿10。推桿9的一端通過活動鉸鏈固定在固定平臺8上，另一端與推桿10的一端套接，可與推桿10相對伸縮位移。推桿10的另一端通過活動鉸鏈固定在軸承桿6的側(cè)壁。推桿有兩根，相對于軸承桿5所在的垂直平面對稱安裝。推桿可以是電動推桿、氣動液壓推桿或者舵機控制推桿，即推桿9和推桿10之間的相對伸縮運動有不同的控制方式。
[0023]上述變軸向多旋翼飛行器的飛行器飛行姿態(tài)調(diào)整的方法如下。如果以螺旋槳的槳面即為螺旋槳所在的水平面，則有:
[0024]a.螺旋槳的槳面都處于水平狀態(tài)時，飛行器懸停。
[0025]b.螺旋槳的槳面都方向一致的朝向平移方向傾斜時，飛行器平移。
[0026]圖3是飛行器的前進和后退飛行姿態(tài)示意圖。圖3是飛行器的側(cè)視圖，則螺旋槳的槳面按照箭頭的方向變動傾斜方向時，飛行器處于前進或者后退的姿態(tài)。
[0027]本實用新型的飛行器上安裝有飛行姿態(tài)傳感器(如陀螺儀、加速度傳感器等)，飛行姿態(tài)傳感器在整個飛行過程中不斷探測飛行器的飛行姿態(tài)，然后將探測到數(shù)據(jù)發(fā)送給計算機。在理想狀態(tài)下，經(jīng)過計算機對飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)的計算后輸出一個控制信號給飛控系統(tǒng)，飛控系統(tǒng)根據(jù)該控制信號來控制飛行器各發(fā)動機的輸出功率，以使各啊發(fā)動機螺旋槳的輸出力的縱向分解矢量相等或者均處于一個允許的偏差范圍內(nèi)。實際中該控制信號具有誤差，并不能一次控制即實現(xiàn)飛行器的平衡。為此本實用新型建立了反饋控制回路，通過飛行姿態(tài)傳感器將經(jīng)過調(diào)整后的飛行姿態(tài)再次發(fā)送給計算機，由計算機不斷重復進行上述計算及控制過程對飛行姿態(tài)進行修正，直至實現(xiàn)飛行器的平衡。
[0028]圖3中畫出了螺旋槳的輸出力的分解矢量圖，飛行器在調(diào)整狀態(tài)時，螺旋槳傾斜，螺旋槳的輸出力F可分解為垂直方向上的分力Fl和水平方向上的分力F2 ο在任何狀態(tài)下，所有螺旋槳的垂直分力Fl要保持相等，或者不完全相等但均處于一個允許的偏差范圍內(nèi)，這樣所有的螺旋槳對機身的向上的推進力是基本相等的，可保持機身3始終為水平狀態(tài)。
[0029]圖4是飛行器的左右平移飛行姿態(tài)示意圖。圖4是飛行器的正視圖，則螺旋槳的槳面按照箭頭的方向變動傾斜方向時，飛行器處于左平移或者右平移的姿態(tài)。
[0030]c.螺旋槳的槳面都朝向逆時針方向傾斜相同的角度時，飛行器右轉(zhuǎn)向。
[0031]圖5是飛行器的右轉(zhuǎn)飛行姿態(tài)示意圖，可在圖中看到螺旋槳槳面的傾斜狀態(tài)。圖6是圖5的俯視圖，可從圖中看出飛行器的旋轉(zhuǎn)方向。
[0032]d.螺旋槳的槳面都朝向順時針方向傾斜相同的角度時，飛行器左轉(zhuǎn)向。
[0033]圖7是本實用新型的左轉(zhuǎn)飛行姿態(tài)示意圖，可在圖中看到螺旋槳槳面的傾斜狀態(tài)。圖8是圖7的俯視圖，可從圖中看出飛行器的旋轉(zhuǎn)方向。
[0034]以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型不限于以上實施例?？梢岳斫?，本領域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和構(gòu)思的前提下直接導出或聯(lián)想到的其他改進和變化，均應認為包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種變軸向多旋翼飛行器，其特征在于:包括機身(3)，所述機身(3)上安裝有向外伸出的旋翼臂，所述旋翼臂至少有三個，相對于機身(3)的中軸線所在的垂直平面，位置對稱的安裝在機身(3)上；所述旋翼臂末端安裝有變軸裝置(I);所述變軸裝置(I)上安裝有發(fā)動機；所述發(fā)動機上安裝有螺旋槳(2);所述變軸裝置(I)控制所述發(fā)動機和螺旋槳(2)在所述變軸裝置(I)所在的水平面之上的空間中自由轉(zhuǎn)動。2.如權(quán)利要求1所述的變軸向多旋翼飛行器，其特征在于:所述發(fā)動機為電動機、內(nèi)燃機或噴氣發(fā)動機。3.如權(quán)利要求1所述的變軸向多旋翼飛行器，其特征在于:所述變軸裝置(I)包括第一軸承桿(5)和第二軸承桿(6);所述第一軸承桿(5)的一端連接所述旋翼臂，另一端連接第二軸承桿(6)的一端，連接處為萬向球頭關節(jié)軸承(7);所述第二軸承桿(6)的另一端設置有第一固定平臺(11);所述第一軸承桿(5)的兩邊設置有第二固定平臺(8);還包括推桿，所述推桿包括第一推桿(9)和第二推桿(10);所述第一推桿(9)的一端通過活動鉸鏈固定在第二固定平臺(8)上，另一端與第二推桿(10)的一端套接，可與第二推桿(10)相對伸縮位移；所述第二推桿(10)的另一端通過活動鉸鏈固定在所述第二軸承桿(6)側(cè)壁；所述推桿有兩根，相對于所述第一軸承桿(5)所在的垂直平面對稱安裝。4.如權(quán)利要求3所述的變軸向多旋翼飛行器，其特征在于:所述推桿為電動推桿、氣動液壓推桿或者舵機控制推桿。
【專利摘要】本實用新型公開了一種變軸向多旋翼飛行器，機身上安裝有向外伸出的旋翼臂，旋翼臂至少有三個，相對于機身的中軸線所在的垂直平面，位置對稱的安裝在機身上；旋翼臂末端安裝有變軸裝置；變軸裝置上安裝有發(fā)動機；發(fā)動機上安裝有螺旋槳；變軸裝置控制發(fā)動機和螺旋槳在變軸裝置所在的水平面之上的空間中自由轉(zhuǎn)動。本實用新型通過變軸裝置使每個旋翼臂上安裝的發(fā)動機可向任意方向變軸，從而解決飛行器轉(zhuǎn)向、前進、后退、左平移、右平移等方向的運動，可使飛行器在飛行的過程中始終保持水平狀態(tài)，在應用于搭載測量儀器時，可以保證飛行器所搭載的儀器的安全，有利于應用到實際中以及大規(guī)模的生產(chǎn)與推廣。
【IPC分類】B64C27/52, B64C27/08
【公開號】CN204642150
【申請?zhí)枴緾N201520276807
【發(fā)明人】陳樂春
【申請人】江蘇數(shù)字鷹科技發(fā)展有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年4月30日