一种基于蚊子载人直升机的无人化数字电传操纵机构的制作方法

本发明涉及有人直升机无人化改造技术领域，具体为一种基于蚊子载人直升机的无人化数字电传操纵机构。

背景技术：

目前多旋翼占据着无人机市场的大半壁江山，但这些小无人机在续航时间及载重方面是一大短板，无法满足一些特定场合（远距离侦查、大载重运输及战场火力支援等）的需要，大型无人直升机在这些应用场景依然无法替代，而这些场景主要特点就是上述三个特点：大载重、长航时、覆盖广。大型无人直升机的应用早期主要由军事应用牵引，替代有人直升机执行战场任务，实现战场零伤亡是其主要目标，同时智能化是主要出发点。

大型无人直升机的“大”主要体现在三个方面：一是载重大：目前一般的旋翼无人机载重十几公斤，大型无人直升机至少得奔着100公斤去；二是飞行时间长：目前一般的旋翼无人机续航在半个小时左右，大型无人直升机根据载荷和油料的配比，续航时间可达到2-4个小时；三是飞行半径大：覆盖范围至少也是20km以上。

战场环境下的军事应用以战术侦察、生化侦察、精确目标定位与打击、配合舰船反潜等为主。在这些应用中所需挂载的设备，如光电吊舱重量普通在40公斤以上，挂载的最轻型导弹单个也在20公斤以上，通常的作战任务不可能只搭载单种任务载荷，大部分情况下是多种任务载荷的配合作战，这对无人直升机的载重量要求随任务的复杂度要求更高。除了军事应用外，针对长距离复杂环境下的物流运输、大范围的森林防火等应用，都需要大载重量和长航时的大型无人直升机。

由于大型直升机结构设计太复杂、研发周期长且成本高昂，正向直接设计进行大型无人直升机的研发不是最佳的途径，因此对现有的中大型载人直升机进行无人化改造，实现无人自主化飞行，是大型无人直升机研发的最佳方法。有人直升机的无人化改造的基本思路是沿用有人直升机的发动机、旋翼、传动等主体结构，通过对其进行结构改造和电气改造，加装飞行控制系统，即可实现无人自主飞行。这大大缩短了无人直升机的研发周期，研发成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于蚊子载人直升机的无人化数字电传操纵机构，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于蚊子载人直升机的无人化数字电传操纵机构，包括布置在蚊子直升机座舱内的俯仰操纵机构、横滚操纵机构、尾桨操纵机构、总距操纵机构以及油门操纵机构；

所述俯仰操纵机构包括布置在座舱前部、呈前后分布的俯仰舵机固定座和俯仰操纵摇臂支座，所述俯仰舵机固定座上铰接安装有俯仰直线舵机，所述俯仰操纵摇臂支座上铰接安装有偏心设置的俯仰操纵摇臂，所述俯仰操纵摇臂的一端与所述俯仰直线舵机的输出轴转动连接，所述俯仰操纵摇臂的另一端转动连接有用于控制前飞和后退的俯仰操纵连杆；

所述横滚操纵机构包括布置在座舱中部、呈左右分布的横滚舵机固定座和横滚操纵摇臂支座，所述横滚舵机固定座上铰接安装有横滚直线舵机，所述横滚操纵摇臂支座上铰接安装有俯仰操纵联动组件，所述横滚操纵机构还包括用于控制左右侧飞的横滚操纵扭杆，所述横滚直线舵机的输出轴通过俯仰操纵联动组件驱动所述横滚操纵扭杆实现扭转；

所述尾桨操纵机构包括布置在座舱前部左侧、呈前后分布的尾桨舵机固定座和尾桨操纵摇臂支座，所述尾桨舵机固定座上铰接安装有尾桨直线舵机，所述尾桨操纵摇臂支座上铰接安装有尾桨操纵联动组件，所述尾桨操纵机构还包括用于控制尾桨迎角的尾桨操纵连杆，所述尾桨直线舵机的输出轴通过尾桨操纵联动组件驱动所述尾桨操纵连杆实现前后拨动；

所述总距操纵机构包括布置在座舱后壁左侧的总距舵机固定座，所述总距舵机固定座上铰接安装有总距直线舵机，所述总距直线舵机的输出轴驱动用于控制主旋翼迎角的总距操纵杆；

所述油门操纵机构包括布置在座舱左后侧底部的油门舵机固定座，所述油门舵机固定座上固定安装有油门旋转舵机，所述油门旋转舵机的输出轴固定套接有油门线绞盘，油门线绞盘上收卷有用于控制油门大小的油门线。

优选的，所述俯仰舵机固定座和俯仰操纵摇臂支座分别固定设置在位于座舱前部轴向处的龙骨凸台的前部和后部；所述俯仰操纵摇臂为具有150°夹角的折臂，所述俯仰操纵摇臂的长臂端与所述俯仰直线舵机的输出轴转动连接，所述俯仰操纵摇臂的短臂端与所述俯仰操纵连杆转动连接。

优选的，座舱中部安装有用于承载所述横滚舵机固定座和横滚操纵摇臂支座的支撑架；所述俯仰操纵联动组件包括通过轴承铰接安装在横滚操纵摇臂支座上的横滚操纵摇臂转轴，所述横滚操纵摇臂转轴的两端分别固定套接有横滚操纵短摇臂和横滚操纵长摇臂；所述横滚操纵扭杆上固定套接有横滚操纵小摇臂，所述横滚操纵小摇臂远离横滚操纵扭杆的一端铰接安装有横滚摇臂连杆，所述横滚摇臂连杆远离横滚操纵小摇臂的一端与所述横滚操纵长摇臂铰接限定，所述横滚直线舵机的输出端与所述横滚操纵短摇臂铰接限定。

优选的，所述尾桨操纵联动组件包括通过轴承铰接安装在尾桨操纵摇臂支座上的尾桨操纵摇臂转轴，所述尾桨操纵摇臂转轴的两端分别固定套接有尾桨操纵短摇臂和尾桨操纵长摇臂，所述尾桨直线舵机的输出轴与所述尾桨操纵长摇臂铰接限定，所述尾桨操纵连杆的一端与所述尾桨操纵短摇臂铰接限定。

优选的，所述总距操纵机构还包括总距操纵方管，总距操纵方管的一端固定安装有总距操纵杆接头，所述总距直线舵机的输出轴与总距操纵杆接头铰接限定，所述总距操纵方管的另一端通过螺栓配合夹紧片固定安装在总距操纵杆上。

优选的，所述油门线绞盘上设置有安装孔，所述油门线卡头嵌固在安装孔内；所述油门线穿过油门线卡头的压紧孔后收卷在油门线绞盘上。

优选的，所述油门线外部注塑有套管，所述套管的一端与所述油门舵机固定座的侧壁进行夹持固定，用以避免油门线抽拉时带动套管移动；所述套管沿其长度方向通过套接多个线夹固定在座舱底部。

与现有技术相比，本发明提供了一种基于蚊子载人直升机的无人化数字电传操纵机构，具备以下有益效果：

1、本发明可快速对蚊子直升机由有人操纵改装为无人电传数字操纵，对原机结构改动少，对机体损伤极少，保留了直升机改回有人操纵的能力；

2、本发明方案舵机及机构布局在座舱前面离主旋翼轴较远的地方，能够对偏向主旋翼轴后面的重心进行调整，增加飞机有效载重量，提高飞行的安全性；

3、本发明的无人操纵机构结构简单可靠、布局合理，可以大幅度降低无人化改造成本，可达性好，有利于飞机后期的使用维护。

附图说明

图1为蚊子载人直升机的无人化数字电传操纵改装后的结构图；

图2为图1中a-a部的剖视状态示意图；

图3为图2中b-b部的剖视状态示意图；

图4为图2中c-c部的剖视状态示意图。

图中：10、俯仰操纵机构；11、俯仰舵机固定座；12、俯仰操纵摇臂支座；13、俯仰直线舵机；14、俯仰操纵摇臂；15、俯仰操纵连杆；20、横滚操纵机构；21、横滚舵机固定座；22、横滚操纵摇臂支座；23、横滚直线舵机；24、横滚操纵联动组件；241、横滚操纵摇臂转轴；242、横滚操纵短摇臂；2、横滚操纵长摇臂；243、横滚操纵小摇臂；25、横滚操纵扭杆；26、支撑架；27、横滚摇臂连杆；30、尾桨操纵机构；31、尾桨舵机固定座；32、尾桨操纵摇臂支座；33、尾桨直线舵机；34、尾桨操纵联动组件；35、尾桨操纵连杆；40、总距操纵机构；41、总距舵机固定座；42、总距直线舵机；43、总距操纵方管；431、总距操纵杆接头；50、油门操纵机构；51、油门舵机固定座；52、油门旋转舵机；53、油门线绞盘；54、油门线；55、油门线卡头；56、套管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种基于蚊子载人直升机的无人化数字电传操纵机构，包括布置在蚊子直升机座舱内的俯仰操纵机构10、横滚操纵机构20、尾桨操纵机构30、总距操纵机构40以及油门操纵机构50。

俯仰操纵机构10包括通过螺栓固定安装在座舱前部龙骨凸台上、呈前后分布的俯仰舵机固定座11和俯仰操纵摇臂支座12，俯仰舵机固定座11上设有双耳接头，接头上设有圆孔，用于铰接安装俯仰直线舵机13，双耳两侧设有加强筋，用于提高俯仰舵机固定座11侧向刚性。俯仰操纵摇臂14同样设有双耳接头，接头上设有圆孔，用于铰接安装俯仰操纵摇臂14，俯仰操纵摇臂14可以在双耳之间绕圆孔来回摆动，双耳两侧设有加强筋，用于提高俯仰操纵摇臂支座12侧向刚性。俯仰操纵摇臂14为具有150°夹角的折臂，其顶角处开设有中心孔，内装深沟球轴承，用于安装在俯仰操纵摇臂支座12上，俯仰操纵摇臂14的长臂端与俯仰直线舵机13的输出轴转动连接，俯仰操纵摇臂14的短臂端与用于控制前飞和后退的俯仰操纵连杆15转动连接。

当俯仰直线舵机13伸长或缩短时，俯仰直线舵机13输出轴驱动俯仰操纵摇臂14转动，俯仰操纵摇臂14则推拉俯仰操纵连杆15，控制飞机桨盘前后倾斜，实现对直升机俯仰操纵。

相对于原先手动俯仰操纵增加了俯仰直线舵机13、俯仰舵机固定座11、俯仰操纵摇臂14及俯仰摇臂支座等零件，缩短了俯仰操纵连杆15，减少了手操纵杆

横滚操纵机构20包括通过螺栓固定安装在座舱中部、呈左右分布的支撑架26，支撑架26由玻纤复合材料制成。支撑架26上通过螺栓固定安装有横滚舵机固定座21和横滚操纵摇臂支座22，横滚舵机固定座21上铰接安装有横滚直线舵机23，横滚操纵摇臂支座22上铰接安装有横滚操纵联动组件24，横滚操纵机构20还包括用于控制左右侧飞的横滚操纵扭杆25，横滚直线舵机23的输出轴通过横滚操纵联动组件24驱动横滚操纵扭杆25实现扭转；其中横滚操纵联动组件24包括通过轴承铰接安装在横滚操纵摇臂支座22上的横滚操纵摇臂转轴241，横滚操纵摇臂转轴241的两端分别固定套接有横滚操纵短摇臂242和横滚操纵长摇臂2；横滚操纵扭杆25上固定套接有横滚操纵小摇臂243，横滚操纵小摇臂243远离横滚操纵扭杆25的一端铰接安装有横滚摇臂连杆27，横滚摇臂连杆27远离横滚操纵小摇臂243的一端与横滚操纵长摇臂2铰接限定，横滚直线舵机23的输出端与横滚操纵短摇臂242铰接限定。

当横滚直线舵机23伸长或缩短时，横滚直线舵机23驱动横滚操纵短摇臂242转动，横滚操纵短摇臂242通过横滚操纵摇臂转轴241依次带动横滚操纵长摇臂2、横滚摇臂连杆27和横滚操纵小摇臂243联动，进而使得横滚操纵扭杆25绕其自身轴线旋转，主旋翼浆盘左右倾斜，犹如有人驾驶时左右摆动手操纵杆，实现对直升机的横滚操纵。

相对于原先手动横滚操纵增加了横滚直线舵机23和横滚操纵联动组件24等零件，减少了手操纵杆。

尾桨操纵机构30包括通过螺栓固定安装在座舱前部左侧、呈前后分布的尾桨舵机固定座31和尾桨操纵摇臂支座32，尾桨舵机固定座31上铰接安装有尾桨直线舵机33，尾桨操纵摇臂支座32上铰接安装有尾桨操纵联动组件34，尾桨操纵机构30还包括用于控制尾桨迎角的尾桨操纵连杆35，尾桨直线舵机33的输出轴通过尾桨操纵联动组件34驱动尾桨操纵连杆35实现前后拨动；其中尾桨操纵联动组件34包括通过轴承铰接安装在尾桨操纵摇臂支座32上的尾桨操纵摇臂转轴，尾桨操纵摇臂转轴的两端分别固定套接有尾桨操纵短摇臂和尾桨操纵长摇臂，尾桨直线舵机33的输出轴与尾桨操纵长摇臂铰接限定，尾桨操纵连杆35的一端与尾桨操纵短摇臂铰接限定。

当尾桨直线舵机33伸长或缩短时，驱动尾桨操纵摇臂转动，使得尾桨操纵杆伸长或缩短，尾桨迎角的增大和减少，从而实现尾桨的操纵。尾桨直线舵机33驱动尾桨操纵长摇臂转动，尾桨操纵长摇臂通过尾桨操纵摇臂转轴依次带动尾桨操纵短摇臂和尾桨操纵连杆35联动，进而使得尾桨操纵连杆35伸长或缩短，实现尾桨迎角的增大或减少，从而实现尾桨的操纵。

相对于原先手动尾桨操纵增加了尾桨直线舵机33、尾桨舵机固定座31、尾桨操纵联动组件34等零件，可拆除左右脚蹬及其传动机构。

总距操纵机构40包括通过螺栓固定安装在座舱后壁左侧的总距舵机固定座41，总距舵机固定座41上铰接安装有总距直线舵机42，总距操纵机构40还包括总距操纵方管43，总距操纵方管43的一端通过螺栓固定安装有总距操纵杆接头，总距直线舵机42的输出轴与总距操纵杆接头铰接限定，总距操纵方管43的另一端通过螺栓配合夹紧片固定安装在总距操纵杆上。

当总距直线舵机42伸长或缩短时，驱动总距操纵杆运动，主旋翼迎角随之增大或缩小，实现对直升机旋翼迎角的操纵。

相对于原先手动总距操纵增加了总距直线舵机42、总距舵机固定座41、总距操纵杆接头等零件，用合适长度的一节方铝管代替原来较长的总距操纵杆，缩短了总距操纵杆臂长，减少了手操纵杆上的油门控制装置。

油门操纵机构50包括通过螺栓固定安装在座舱左后侧底部的油门舵机固定座51，油门舵机固定座51上固定安装有油门旋转舵机52，油门旋转舵机52的输出轴固定套接有油门线绞盘53，油门线绞盘53随油门旋转舵机52的输出轴一并转动，油门线绞盘53上设置有安装孔，油门线卡头55嵌固在安装孔内；油门线54穿过油门线卡头55的压紧孔后收卷在油门线绞盘53上，油门线卡头55的压紧孔的一侧螺纹连接有用于压紧油门线54的螺栓。油门线54外部注塑有套管56，套管56的一端与油门舵机固定座51的侧壁进行夹持固定，具体可用固定套接在套管56一端的限位头螺接配合螺母实现对油门舵机固定座51的侧壁的夹持作用，用以避免油门线54抽拉时带动套管56移动；套管56沿其长度方向通过套接多个线夹固定在座舱底部，防止晃动时与活动机构碰撞。

当油门旋转舵机52顺时针旋转时，油门线绞盘53拉着油门线54钢丝收卷，油门开度变大，油门旋转舵机52逆时针转动时，油门线54在复位弹簧作用下复位，油门开度变小，从而实现发动机油门大小的操控。

相对于原先手动油门控制增加了油门旋转舵机52、油门舵机固定座51、油门线绞盘53、油门线卡头55等零件，可拆除原机油门控制手柄及其旋拉装置。

该方案所采用的舵机均根据操纵机构需要的行程、载荷选定，选用的是市面上成熟的货架产品。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明范围由所附权利要求及其等同物限定。