一种双电机横布协同操控的双涵道无人机的制作方法

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种双电机横布协同操控的双涵道无人机。

背景技术：

无人机是一种体型较小、无人驾驶，能够在空中实现自主飞行并执行一定任务的飞行器。无人机因其独特的应用近年来在军民领域都获得广泛应用和飞速发展，也代表着为未来航空的一个重要发展方向。

在无人机应用过程中，因其无人驾驶，其有效载荷更大，能够安装更多的设备如摄像机进行航拍或载重进行物资运送，因此，近年来更为其完成任务的效率、可靠性等，而对其结构空间优化、升力提升以及位姿变换灵活性及升、停、落过程的稳定性考量不多，且操纵过程中，动力传动协同能力差，在碰撞或异物飞入后，抗击能力差。

而公知现代无人机在起飞、降落需要有较高的速度才能产生足够的升力，而为减小振动频率，无人机设计更倾向于减少动力结构数量，导致无人机在起飞、降落时，动力不足，因此，大多数飞行事故均在起飞和着陆时发生；同时，对于现有大多数无人机来说，起飞、降落要么需要跑道，占用空间，对地面环境要求苛刻，要么采用直升涡轮风扇升起后，通过其他推力桨翼进行水平飞行，不仅动力结构增多，还需要更大的动力供给，增加自重，结构不紧凑，能源、空间利用率较低。

技术实现要素：

本发明提出了一种可实现垂直起降，横列双桨布局的涵道式无人机，采用双电机横布协同驱动。相比于现有的多旋翼电动无人机，具有占用空间小的特点，能够实现各组件协同一致，并在起降、悬停过程中，动力足够，升力平稳，可完成平稳航拍或对稳定性要求较高的小型货物的运输等任务。

本发明是这样来实现的，一种双电机横布协同操控的双涵道无人机，包括双涵道、双电机、舵面组件，所述双电机横向立布于机身中部，双电机均采用同步带和同步轮分别将动力传递至两侧螺旋桨，两侧螺旋桨旋转轴所在平面与双电机所处平面平行但不共面；舵面组件位于涵道下方，通过摇臂拉杆结构推倾、偏转舵面以控制无人机姿态、方向，通过电调控制电机转速，调节无人机升力和横滚姿态，电调与舵机同步作用，在无人机垂直起降中提高双电机动力输出、统一转速，并使双电机与其相对应的同步带、同步轮、涵道、舵面组件协同工作，实现起降平稳和高速平航。

较佳地，所述无人机的机体由碳纤维板的机身和碳纤维管组成主要承力件构成，包括电机安装板、机臂固定板1、机臂固定板2、起落架固定板、舵机固定侧板、舵面支撑管固定板、飞控安装侧板、螺旋桨机臂、舵面支撑管、起落架，主承力件通过铝制隔离柱、管固定夹进行连接。

较佳地，无人机的传动采用同步轮加同步带的方式进行动力的传输，包括有同步轮，同步带，涨紧惰轮，同步带置于螺旋桨机臂中。

较佳地，所述舵面组件分列机体两侧，其中每组舵面组件包括有两片完全一致的翼型控制舵面，舵面的运动由舵机摇臂和关节轴承以及拉杆与舵面连接板利用螺钉相连接的方式组成的平面四连杆机构完成。

较佳地，所述舵面两侧的舵面连接板、舵面固定板、舵面连接板与舵面固定板通过法兰轴承进行连接；两片舵面之间通过关节轴承与拉杆相连接，以实现动作一致；舵机摇臂通过螺钉固定于舵机的输出轴，当舵机摇臂转动时，舵面通过四连杆机构实现相应的运动，与电控协调，共同控制无人机俯仰、偏航、横滚方向的运动。

较佳地，其舵面的偏转由舵机带动舵机摇臂偏转，舵机摇臂的偏转动作通过关节轴承和拉杆传输至舵面连接板，舵面连接板与舵面固定板固定并能够绕舵面固定板转动；舵面连接板与舵面固定，进而带动舵面转动，两舵面之间一边通过舵面连接板固定于舵面固定板，另一处通过关节轴承和拉杆相连接，当其中任意一舵面发生转动时，另一舵面跟随转动，完成舵面的联动偏转。

较佳地，所述螺旋桨机臂、舵面支撑管通过管固定夹与机体主承力件进行连接。

较佳地，所述的电机安装板与电机通过大垫片和螺钉与电机连接，电机安装板、机臂固定板1、机臂固定板2、起落架固定板、舵机固定侧板、舵面支撑管固定板、飞控安装侧板之间通过铝制隔离柱进行连接。

较佳地，所述双电机中的两个电机与其相应的同步轮通过螺钉固定，机体端涨紧惰轮与主承力件利用螺钉相连，螺旋桨端两块同步轮安装板与螺旋桨机臂通过管夹相连接，螺旋桨端的涨紧惰轮与同步轮安装板通过螺钉连接；同步轮安装板安装有法兰轴承，螺旋桨轴穿过下层同步轮安装板法兰轴承套入同步轮后穿过上层同步轮安装板，同步轮利用紧定螺钉固定于螺旋桨轴之上；桨夹与螺旋桨轴相连接，螺旋桨安装于桨夹上；同步带穿过螺旋桨机臂，绕在两同步轮之上。

较佳地，电池为无人机提供能源，涵道无人机的电池通过分电板将电流传输至电调，再由电调传输至飞控和电机，舵机供电由飞控完成；无人机的飞控下方货起落架内侧可挂载相应的载荷，实现任务。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.具有横列双桨布局，受力均衡；2.每侧螺旋桨涵道下方有1组联动舵面，与电调协同作用，实现整机俯仰、偏航、横滚运动控制；3.双电机横立中置，采用同步带协同将动力传递至螺旋桨，双动力统一转速，提高升力，保证起降过程无人机起降过程平稳；4.同步带具有简易的涨紧机构，能够适当调节同步带的松紧；5.具有采用碳纤维板搭接的机体结构，增强抗击力，减轻自重；6.同步带置于螺旋桨机臂中，阻抗防护，通过涵道保护螺旋桨，防止异物侵入，避免造成飞行故障。

附图说明

图1为本发明的正视图

图2为本发明的俯视图

图3为本发明的底侧视图

图4为本发明的a-a截面局部视图

图5为本发明的侧视图

图6为本发明的等轴侧视图

图7为本发明的动力系统等轴侧视图

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

双电机横布协同操控的双涵道无人机的大体方案是，横立布置于机身中部的双电机通过传动结构各自驱动置于两侧机臂的螺旋桨实现无人机的垂直起飞过程，螺旋桨与电机下方各连接一同步轮，电机通过同步带将动力输出至螺旋桨，飞机姿态的控制靠安放在涵道下方的联动控制舵面以及螺旋桨转速的调节实现。

其具体实施方式为：

如图1-6所示，该无人机包括双涵道、双电机、舵面组件，所述双电机横向立布于机身中部，双电机均采用同步带和同步轮分别将动力传递至两侧螺旋桨，两侧螺旋桨旋转轴所在平面与双电机所处平面平行但不共面；舵面组件位于涵道下方，通过摇臂拉杆结构推倾、偏转舵面以控制无人机姿态、方向，通过电调26控制电机转速，调节无人机升力和横滚姿态，电调与舵机同步作用，在无人机垂直起降中提高双电机动力输出、统一转速，并使双电机与其相对应的同步带、同步轮、涵道、舵面组件协同工作，实现起降平稳和高速平航，电池27为无人机提供能源，涵道无人机的电池27通过分电板28将电流传输至电调26，再由电调传输至飞控25和电机29，舵机供电由飞控25完成；无人机的飞控下方货起落架内侧可挂载相应的载荷，实现任务。

如图1所示，该无人机的机体由碳纤维板的机身和碳纤维管组成主要承力件构成，包括电机安装板1、机臂固定板12、机臂固定板23、起落架固定板4、舵机固定侧板5、舵面支撑管固定板6、飞控安装侧板7、螺旋桨机臂8、舵面支撑管9、起落架36。主承力件通过铝制隔离柱10、管固定夹11进行连接。电机安装板1与电机29通过大垫片和螺钉与电机连接，电机安装板1、机臂固定板12、机臂固定板23、起落架固定板4、舵机固定侧板5、舵面支撑管固定板6、飞控安装侧板7之间通过铝制隔离柱10进行连接。所述螺旋桨机臂8、舵面支撑管9通过管固定夹11与机体主承力件进行连接。

如图1和图7所示，该无人机的传动采用同步轮加同步带的方式进行动力的传输，包括有同步轮12，同步带13，涨紧惰轮14，同步带置于螺旋桨机臂8中。能够有效起到防护作用，防止同步带受外来物体的干扰影响动力的传输，保证无人机的安全，通过板状结构及涵道保护螺旋桨，防止异物侵入，避免造成飞行故障，如涵道无人机的涵道30通过相应结构与机臂固定板12连接，通过涵道保护螺旋桨，防止异物侵入螺旋桨，造成飞行器故障。

如图1-4所示，舵面组件分列机体两侧，其中每组舵面组件包括有两片完全一致的翼型控制舵面15，舵面的运动由舵机摇臂21和关节轴承22以及拉杆23与舵面连接板16利用螺钉相连接的方式组成的平面四连杆机构完成。优选地，所述舵面15两侧的舵面连接板16、舵面固定板17、舵面连接板16与舵面固定板17通过法兰轴承18进行连接；两片舵面之间通过关节轴承19与拉杆20相连接，以实现动作一致；舵机摇臂21通过螺钉固定于舵机24的输出轴，当舵机摇臂21转动时，舵面通过四连杆机构实现相应的运动，与电控协调，共同控制无人机俯仰、偏航、横滚方向的运动。

具体为，其舵面的偏转由舵机24带动舵机摇臂21偏转，舵机摇臂21的偏转动作通过关节轴承22和拉杆23传输至舵面连接板16，舵面连接板16与舵面固定板17固定并能够绕舵面固定板17转动；舵面连接板与舵面15固定，进而带动舵面15转动，两舵面15之间一边通过舵面连接板16固定于舵面固定板17，另一处通过关节轴承19和拉杆20相连接，当其中任意一舵面15发生转动时，另一舵面15跟随转动，完成舵面的联动偏转。

如图1-7所示，双电机中的两个电机29与其相应的同步轮12通过螺钉固定，机体端涨紧惰轮14与主承力件利用螺钉相连，螺旋桨端两块同步轮安装板31与螺旋桨机臂通过管夹相连接，螺旋桨端的涨紧惰轮14与同步轮安装板31通过螺钉连接；同步轮安装板31安装有法兰轴承32，螺旋桨轴穿过下层同步轮安装板法兰轴承套入同步轮后穿过上层同步轮安装板，同步轮利用紧定螺钉固定于螺旋桨轴之上；桨夹33与螺旋桨轴34相连接，螺旋桨35安装于桨夹33上；同步带穿过螺旋桨机臂8，绕在两同步轮之上。

本申请技术方案采用如上技术特征，可使无人机实现如下优点：1.具有横列双桨布局，受力均衡；2.每侧螺旋桨涵道下方有1组联动舵面，与电调协同作用，实现整机俯仰、偏航、横滚运动控制；3.双电机横立中置，采用同步带协同将动力传递至螺旋桨，双动力统一转速，提高升力，保证起降过程无人机起降过程平稳；4.同步带具有简易的涨紧机构，能够适当调节同步带的松紧；5.具有采用碳纤维板搭接的机体结构，增强抗击力，减轻自重；6.同步带置于螺旋桨机臂中，阻抗防护，通过涵道保护螺旋桨，防止异物侵入，避免造成飞行故障。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。