一种分布式独立控制多旋翼飞行器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及到一种旋翼飞行器，尤其涉及到一种分布式独立控制多旋翼飞行器。
【背景技术】
[0002]随着现代航空事业的飞速发展和我国现代化进程的加快，无人飞行器也在现代高科技条件下快速发展。无人飞行器一般分为固定翼式、扑翼式和旋翼式三种，事实上，旋翼飞行器已经形成了一条广泛的商业链，用到最广泛的无疑是四旋翼飞行器，但四旋翼飞行器也有许多不足之处，从而衍生出许多改进型的旋翼飞行器。
[0003]旋翼飞行器与普通固定翼飞行器相比有许多的优势，比如机动灵活性强、可悬停可垂直起降、易控制等，但其左右偏航的操纵是通过改变旋翼转速大小来控制的，这样转速大的旋翼势必会使机身产生一个倾斜的力矩，这个力矩会使机身往旋翼速度小的方向倾斜，经常性的控制方向意味着需要经常性的倾斜机身。经常性的更换倾斜平面对于需要在正常巡航状态下平面拍摄的无人机来说并不能使其达到很高的拍摄要求；其次，常规四旋翼机没有较大的巡航速度，因为它的巡航速度来源于旋翼侧倾或迎角的一个水平分力。所以，基于此本论文提出一种旋翼和机械相结合的控制方式解决上述问题，通过在常规四旋翼的基础上加上前旋翼和后旋翼可以使飞行器具有前进方向的动力，前旋翼和四个主旋翼通过径向力臂连接于控制面板，控制面板下面加工有齿轮机构，驱动机体装置内的电机带动齿轮机构转动从而带动控制面板转动，控制面板通过径向力臂带动前、后旋翼和四个主旋翼同步进行转动，控制面板、径向力臂、四个主旋翼、前旋翼、后旋翼是作为一个刚体结构绕飞行器中心线转动的，由于飞行器的前进方向完全由前旋翼决定故可通过控制前、后旋翼的方向来控制整架飞行器的方向。其次主旋翼两两旋翼的旋向相反可中和飞行器的总力矩，前旋翼和后旋翼旋向的相反可中和飞行器在水平方向的力矩。该飞行器是基于四旋翼飞行器和螺旋桨飞机的基础上来改进的，但却有四旋翼飞行器和螺旋桨飞机无法比拟的优势。
[0004]中国专利授权公告号为CN 203005746 U公开了一种复合式多旋翼飞行器，虽然采用了主副旋翼的力矩中和布局方式，但其航向的改变依然是通过改变旋翼速度大小来控制的，其机身依然需要侧倾。
[0005]中国专利授权公告号为CN 203094441 U公开了一种改进型四旋翼飞行器，其驱动方式与常规四旋翼飞行器并无本质区别，没有安装前旋翼和蝶形转盘，更无机械驱动的方式，依然需要侧倾机身。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是提供一种分布式独立控制多旋翼飞行器，为了克服常规四旋翼机抗风能力不够强，前飞巡航速度不够快，在改变航向时需要通过倾斜机身产生一个侧倾的分力来控制方向和航速而设计的；经常性的倾斜机身会使航拍飞行器拍摄的画面不清晰产生晃动，本实用新型不需要通过侧倾机身来提高前飞时的巡航速度也不需通过侧倾机身来改变航向，只需机械的转动控制面板来控制前旋翼和后旋翼的方向，使机身永远处于水平的飞行状态下。
[0007]本实用新型是这样来实现的，一种分布式独立控制多旋翼飞行器，主要包括四个主旋翼，前旋翼，后旋翼，蝶形机身，电机马达装置，径向力臂，控制面板，机体装置，连杆，连接块，销和安装在机体装置内部的齿轮传动机构；其特征在于:所述机体装置通过连杆连接于连接块，连接块焊接在蝶形机身上，从而连杆和机体装置为一整体的刚体结构，机体装置位于控制面板的正下方使飞行器的重心为飞行器的几何中心；所述控制面板圆周分布设有六个径向力臂，其中有四个径向力臂均匀分布在控制面板的圆周面内，另外两个径向力臂分布在四个径向力臂的对角线上，六个径向力臂连接六个电机马达装置，六个电机马达装置分别连接四个主翼和一个前旋翼以及一个后旋翼；前旋翼和后旋翼的旋转方向相反；控制前旋翼的方向就可以控制整架飞行器的方向。
[0008]进一步的，所述蝶形机身中间开有凹槽，凹槽的底部涂有一些滑油，凹槽里面安装有六个电机马达装置，电机马达装置的直径等于凹槽的宽度，使电机马达装置可在凹槽圆周内滑动。所述蝶形机身的侧向圆周内开有一条绕机身一周的环形缝隙，环形缝隙内嵌套有六个销，使销的直径等于环形缝隙的高度，销是在电机马达装置上加工出来的一个突起结构，所以销和电机马达装置为一个刚体结构，销可在环形缝隙内做圆周滑动，通过销的作用可使电机马达装置嵌套于蝶形机身的凹槽内使其只有沿周向滑动的一个自由度。所述蝶形机身可通过连接块和连杆连接于机体装置，使其成为一个刚体结构。
[0009]进一步的，所述控制面板圆周分布有六个径向力臂，四个主旋翼的径向力臂均布在控制面板的圆周，前旋翼和后旋翼的径向力臂分布在四个主旋翼径向力臂的对角线上，控制面板底部加工有一斜锥齿轮，该斜锥齿轮是用铣刀铣削出来的，在与斜锥齿轮轴线垂直的方向安装有两个连接齿轮，连接齿轮与斜锥齿轮相啮合用于驱动斜锥齿轮的转动，在连接齿轮下方啮合有一主驱动齿轮，主驱动齿轮由安装于机体装置内部的电机带动，通过连接齿轮带动斜锥齿轮一起转动，从而使控制面板可在机体装置上360度自由旋转，所述各个齿轮机构都位于机体装置内部。
[0010]进一步的，所述四个主旋翼对角线上的两旋翼旋向相同，两不同对角线上的旋翼旋向相反，四个主旋翼的旋转平面平行于水平地面；所述前旋翼和后旋翼位于体同一对角线上且其旋向相反，前旋翼和后旋翼的旋转平面与主旋翼的旋转平面垂直，前旋翼和后旋翼都提供飞行器向前飞行的动力，前旋翼提供拉力后旋翼提供推力。
[0011]本实用新型的优点是:不需要通过控制四旋翼转速的大小来使飞行器产生侧倾从而达到改变方向和提高巡航速度的目地，只需机械的转动控制面板来控制前旋翼和后旋翼的方向，使机身永远处于水平的飞行状态下，采用了旋翼与机械相结合的控制方式，可使飞行器转弯时机身不会侧倾；其次，该飞行器蝶形机身的设计使飞行器的重心降低使飞行器具有一定的抗风性能，且其蝶形机身的设计免去了起落架的使用，机身较大的受力面积使飞行器降落更加平稳。解决了的技术问题是蝶形机身的设计、齿轮传动机构的设计、控制面板和机体装置的配合以及转动时各旋翼之间的气流干扰问题。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型飞行器的总体结构示意图。
[0013]图2为本实用新型飞行器总体结构主视示意图。
[0014]图3为本实用新型飞行器总体结构左视示意图。
[0015]图4为本实用新型飞行器总体结构俯视示意图。
[0016]图5为本实用新型蝶形机身内部结构和电机马达装置嵌套示意图。
[0017]图6为本实用新型飞行器各旋翼示意图。
[0018]图7为本实用新型控制面板齿轮传动机构示意图。
[0019]图8为本实用新型飞行器抗风性能原理图。
[0020]图中各标记的名称为:1、2、3、4主旋翼；5前旋翼；6后旋翼；7控制面板；8蝶形机身；9机体装置；10连杆；11电机马达装置；12主旋翼径向力臂；13连接块；14销；15凹槽；16环形缝隙；17后旋翼径向力臂；18前旋翼径向力臂；19、20、21主旋翼径向力臂；22斜锥齿轮；23、24连接齿轮；25主驱动齿轮。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0022]如图1所示，该飞行器的整体结构包过主旋翼1、2、3、4，前旋翼5，后旋翼6，控制面板7，蝶形机身8，机体装置9，连杆10，电机马达装置11，径向力臂12，连接块13，销14，环形缝隙15，凹槽16，以及安装在机体装置内部的齿轮传动机构。其特点是，所述机体装置9通过连杆10连接于连接块13，连接块焊接在蝶形机身8上，使机体装置、连杆、连接块、蝶形机身为一刚体结构，机体装置9位于控制面板7的正下方从而使飞行器的重心为飞行器的几何中心；
[0023]蝶形机身的重量要大于各旋翼的重量使飞行器的重心较低，较低的重心具有一定的稳定性，从而使使飞行器具有一定抗风性能和力矩自复能力(其抗风性能和力矩自复能力如下图6所示)，蝶形机身较大的底部受力面积可使飞行器较平稳的降落在地面上可直接作为飞行器的起落架使用；所述控制面板7可在机体装置9上绕自身的轴线自转；所述前旋翼5和后旋翼6分别布置在主旋翼I和2，主旋翼3和4之间的对角线上，前旋翼5和后旋翼6类似于螺旋桨式飞机的前螺旋桨产生向前的拉力，所以控制前旋翼和后旋翼的方向就可以控制整架飞行器的方向。
[0024]如图2所示，为本实用新型飞行器总体结构主