专利名称：采用微型陀螺仪控制系统的微型直升机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及遥控旋翼飞行器模型的控制技术领域，尤其涉及一种采 用机械陀螺仪稳定飞行航向的直升机。
背景技术：
为了获得稳定的直升枳4元向控制，人们普遍采用两种方式
1、 采用压电式电子陀螺仪辅助控制的方法。当直升机飞行时，其机头指 向受到风等外界因素干扰或由于自身原因而使航向姿态发生偏移时，压电式 电子陀螺仪检测出偏移信号，经运算后发出修正信号给接收机做出指令，接 收机根据此指令发出修正信号，操控舵机或相关的部件动作来修正机头指向。 经过使用，人们发现采用压电式电子陀螺仪控制系统的直升机存在以下缺 点.l)成本高，由于采用压电式电子陀螺仪的核心元件价格较高，造成整机价 格无法降低；2)受温度影响大，压电陀螺仪的中立点工作状态会受温度影响而 发生漂移，造成锁尾性能下降。而高级的压电陀螺仪采用复杂的电路和程序来 弥补温度的影响，但这样造成成本的进一步上升。
2、 采用程序混控的方法,通过程序来控制主旋翼与尾桨的转速，当主桨转 速升高时，反扭矩相应增力口，此时程序控制尾桨转速升高，来抵消反扭矩的变 化，以此类推，每一个主桨转速都相应有一个尾桨转速相匹配，此方法的缺点 是控制系统无法检测到飞机姿态的变化，因而不能保证稳定的锁尾，经常出现 尾部摆动情况，需要操作者经常手工操作来弥补此方法的不足，不适合初学者 的使用。
实用新型内容
本实用新型是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、性能可靠、 操作简单、成本低的微型直升机。
为解决上述问题，本实用新型的技术方案是构造一种采用微型陀螺仪控 制系统的微型直升机，包括无线电遥控直升机，直升机的机身内设有稳定直 升机飞行航向的机才成陀螺仪，机械陀螺仪包括固定于机身内的外框架，设于
外框架内装有陀螺转子的电机支架，外框架内设有一霍尔元件PCB板，电机 支架上设有对应霍尔元件PCB板的永磁体，霍尔元件PCB板与设于机身内的 信号接收机连接，信号接收机与驱动直升机旋翼旋转的电机连接。
其中，所述直升机设有从机身内部向上方突出的旋转轴，旋转轴由中空 外轴柱及内轴柱构成，机身内设有驱动中空外轴柱旋转的第 一电机齿轮组， 及驱动内轴柱相对中空外轴反旋的第二电机齿轮组，信号接收机与第一电机 齿轮组、第二电机齿轮组中的电机连接，中空外轴柱及内轴柱上分别设下侧 主旋翼及上侧副旋翼。
所迷外框架固定于旋转轴附近，电机支架上设有处于同一轴线上的左、 右连接轴，电机支架经右连接轴与外框架连接，电机支架经左连接轴与设于 外框架顶部牵引电机支架复位的回中机构连接。
所述陀螺转子由陀螺电机、设于陀螺电机前端主轴上的飞轮、设于陀螺 电机末端的配重轮构成，陀螺电机固定于电机支架的电机套中，陀螺电机主 轴与左、右连接轴的轴线呈垂直状态。
所迷回中机构包括设于外框架顶部的底部带转轴的摇臂，摇臂底部的转 轴穿入外框架并与电机支架的左连接轴连接，还包括一端固定于外框架顶部 另 一端与摇臂连接的回中钢丝。
所述外框架顶部设有压持回中钢丝使其紧绷的压板螺钉。
所述摇臂两侧于外框架顶部设有限制摇臂旋转幅度的限位坎。 本实用新型在直升机中采用机械陀螺仪，相对于采用压电式电子陀螺仪 的直升机具有明显的成本优势，仅其核心部件相对于电子式压电陀螺仪节约
成本30元以上，如加上周边设备的简化成本将进一步降低，在低成本的模型
市场上具有明显的价格优势,便于此类产品的普及化。同时机械陀螺仪不受温 度的影响，因此在配套电路的设计上无需考虑温度补偿，而能在各种温度下具 有稳定的工作状态，尤其在普及;f莫型领域,具有结构简单，性能可靠的优点，完 全能够满足一般飞行的控制要求。由于机械陀螺仪能够检测直升机的姿态的 瞬间变化，因而能精确的稳定飞机的机头指向，满足初学者的操作水平，避免 混控程序控制的缺点，使得遥控直升4几产品真正能够实现大众化。
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中
图1为本实用新型较佳实施例的主视图； 图2为
图1的俯面图3为本实用新型较佳实施例的立体结构示意图； 图4为本实用新型较佳实施例机械陀螺仪的俯视图； 图5为沿图4A-A线的剖面图6为本实用新型较佳实施例机械陀螺仪的立体结构示意图。
具体实施方式
如
图1、 2示出了本实用新型较佳实施例的基本结构， 一种采用微型陀螺 仪控制系统的微型直升机，包括无线电遥控直升机，直升机的机身内设有稳 定直升机飞行航向的机械陀螺仪17,该机械陀螺仪17包括固定于机身内的外 框架4,设于外框架4内装有陀螺转子的电机支架1，外框架4内设有一霍尔 元件PCB板5，电机支架1上设有对应霍尔元件PCB板5的永磁体6，永磁体6与霍尔元件PCB板5间设有一定间距。霍尔元件PCB板5与设于机身内的信 号接收机18连接，信号接收机18与驱动直升机旋翼旋转的电机19连接。本 实施例中，外框架4上设有两个固定耳14,通过固定耳14可将外框架4固定 在直升机的机身内。
如图3所示，直升才;U殳有从才;u身内部向上方突出的旋转轴20，旋转轴20 由中空外轴柱及内轴柱构成，机身内设有中空外轴柱驱动旋转的第一电机齿 轮组，及驱动内轴柱相对中空外轴反旋的第二电机齿轮组，信号接收机18与 第一电机齿轮组、第二电机齿轮组中的电机19连接，中空外轴柱及内轴柱上 分别设下側主旋翼21及上侧副旋翼22。直升机的机身与直升机机尾23间通 过连接杆24连接，机身底部设有支撑轮25。
如图3、 4所示，本实施例中，所迷外框架4固定于旋转轴20附近，电 机支架1上设有处于同一轴线上的左、右连接轴2、 3，电机支架l经右连接 轴3与外框架4连接，电机支架1经左连接轴2与设于外框架4顶部牵引电 机支架1复位的回中机构连接。如图6所示，回中机构包括设于外框架4顶 部的底部带转轴的摇臂7，摇臂7底部的转轴穿入外框架4并与电机支架1的 左连接轴2连接，左连接轴2与摇臂7为固定连接，摇臂7两侧于外框架4 顶部设有限制摇臂7左、右旋转幅度的限位块12,还包括一端固定于外框架 4顶部另一端与摇臂7连接的回中钢丝8。本实施例中，外框架4顶部设有一 定位孔15，摇臂7前部的顶端设有一卡槽16,回中钢丝8—端固定于定位孔 15上一端卡于卡槽16上。为使回中钢丝8有足够的弹力，外框架4顶部设有 压持回中钢丝8使其紧绷的压板螺钉11 。
如图5、 6所示，陀螺转子由陀螺电机9、设于陀螺电机9前端主轴上的 金属飞轮13、设于陀螺电机9末端的配重轮10构成。陀螺电机9为微型直流 电机，陀螺电机9固定于电机支架1的电机套中，陀螺电机主轴与左、右连
接轴2、 3的轴线呈垂直状态。本实施例中，陀螺转子以单飞轮13加配重轮 10的结构，取代以往常用的双飞轮结改成，避开了电机必须是两端输出轴的 形式，降低了对陀螺电机的要求，从而可以使用微型直流电机，降低了重量。
当打开直升机开关电源后，机械陀螺仪17开始工作，当陀螺电机9通电后 陀螺电机主轴带动金属飞轮13高速旋转，当操纵直升机下侧主旋翼21开始 旋转时，相应的反扭矩使直升机尾23部开始摆动，与此同时，由于陀螺的进动 效应，旋转的金属飞轮13会使电机支架1发生偏转，根据机尾23摆向的不同， 电机支架1的摆动方向亦不同(金属飞轮13可带动电机支架1绕左、右连接 轴2、 3的轴线正向或反向旋转)，而且机尾23摆动加速度越大，则电机支架1 摆幅越大，电机支架1正向或反向旋转时，同时摇臂7随左连接轴2 —同转动， 限位块12限定了摇臂7最大转动幅度，同时也限定了电机支架1旋转幅度。 此时固定在电机支架1上的永磁体6会跟随电机支架1一起摆动，从而与固定 在外框架4上的霍尔元件PCB板5发生相对位移，霍尔元件检测出摆幅的多少 输出信号到信号接收机18。信号接收机18做出相应反应，发出指令给共轴反 桨直升机的两个电机19让其产生不同的转速,从而在下侧主旋翼21及上侧副 旋翼22上产生不同的反扭矩,进而达到抵消机尾23摆动的趋势。当机尾23 摆动停止后。则摇臂7在回中钢丝8的作用力下摆回中立点，直到下一次机尾 23摆动。当直升机受到外界因素干扰而发生尾部摆动时，机械陀螺仪仍会如上 所述进行姿态纠正，从而能长时间将机尾稳定在一个方向上。
本实用新型在直升机中采用机械陀螺仪，相对于采用压电式电子陀螺仪 的直升机具有明显的成本优势，仅其核心部件相对于电子式压电陀螺仪节约 成本30元以上，如加上周边设备的筒化成本将进一步降低，在低成本的模型 市场上具有明显的价格优势,便于此类产品的普及化。同时机械陀螺仪不受温 度的影响，因此在配套电路的设计上无需考虑温度补偿，而能在各种温度下具
有稳定的工作状态，尤其在普及模型领域，具有结构简单,性能可靠的优点，完 全能够满足一般飞行的控制要求。由于机械陀螺仪能够检测直升机的姿态的 瞬间变化，因而能精确的稳定飞机的机头指向，满足初学者的操作水平，避免 混控程序控制的缺点，使得遥控直升机产品真正能够实现大众化。
权利要求1. 一种采用微型陀螺仪控制系统的微型直升机，包括无线电遥控直升机，其特征在于所述直升机的机身内设有稳定直升机飞行航向的机械陀螺仪(17)，该机械陀螺仪(17)包括固定于所述机身内的外框架(4)，设于该外框架(4)内装有陀螺转子的电机支架(1)，所述外框架(4)内设有一霍尔元件PCB板(5)，所述电机支架(1)上设有对应所述霍尔元件PCB板(5)的永磁体(6)，所述霍尔元件PCB板(5)与设于所述机身内的信号接收机连接(18)，该信号接收机(18)与驱动直升机旋翼旋转的电机(19)连接。
2、 根据权利要求l所述的采用微型陀螺仪控制系统的微型直升机，其特 征在于所述直升机设有从机身内部向上方突出的旋转轴(20 ),该旋转轴(20 ) 由中空外轴柱及内轴柱构成，所述机身内设有驱动所述中空外轴柱旋转的第 一电机齿轮组，及驱动内轴柱相对所述中空外轴反旋的第二电机齿轮组，所 述信号接收机(18)与所述第一电机齿轮组、第二电机齿轮组中的电机(19) 连接，所述中空外轴柱及内轴柱上分别设下侧主旋翼(21 )及上侧副旋翼(22 )。
3、 根据权利要求2所述的采用微型陀螺仪控制系统的微型直升机，其特 征在于所述外框架(4)固定于所述旋转轴(20)附近，所述电机支架(1) 上设有处于同一轴线上的左、右连接轴(2、 3),所述电机支架(1)经右连 接轴(3 )与所述外框架(4 )连接，所述电机支架(1 )经左连接轴(2 )与 设于所述外框架(4)顶部牵引所述电机支架(1)复位的回中机构连接。
4、 根据权利要求3所述的釆用微型陀螺仪控制系统的微型直升机，其特 征在于所述陀螺转子由陀螺电机(9)、设于该陀螺电机(9)前端主轴上的 飞轮(13)、设于所述陀螺电机(9)末端的配重轮(10)构成，所述陀螺电 机(9)固定于所述电机支架(1)的电机套中，所述陀螺电机主轴与所述左、右连接轴(2、 3)的轴线呈垂直状态。
5、 根据权利要求4所述的采用微型陀螺仪控制系统的微型直升机，其特 征在于所述回中机构包括设于所述外框架(4 )顶部的底部带转轴的摇臂(7 ), 所述摇臂(7 )底部的转轴穿入所述外框架(4 )并与所述电机支架(1 )的左 连接轴(2)连接，还包括一端固定于所述外框架(4)顶部另一端与所述摇 臂(7)连接的回中钢丝(8)。
6、 根据权利要求5所述的采用微型陀螺仪控制系统的微型直升机，其特 征在于所述外框架(4)顶部设有压持所述回中钢丝(8)使其紧绷的压板 螺钉(11)。
7、 根据权利要求6所述的采用微型陀螺仪控制系统的微型直升机，其特 征在于所述摇臂(7)两侧于所述外框架(4)顶部设有限制所述摇臂(7) 旋转幅度的限位块(12)。
专利摘要本实用新型公开了一种采用微型陀螺仪控制系统的微型直升机，包括无线电遥控直升机，直升机的机身内设有稳定直升机飞行航向的机械陀螺仪，机械陀螺仪包括固定于机身内的外框架，设于外框架内装有陀螺转子的电机支架，外框架内设有一霍尔元件PCB板，电机支架上设有对应霍尔元件PCB板的永磁体，霍尔元件PCB板与设于机身内的信号接收机连接，信号接收机与驱动直升机旋翼旋转的电机连接。直升机采用机械陀螺仪，在低成本的模型市场上具有明显的价格优势，便于此类产品的普及化，同时机械陀螺仪不受温度的影响，具有结构简单，性能可靠的优点。
文档编号A63H27/133GK201076760SQ20072017200
公开日2008年6月25日 申请日期2007年9月21日 优先权日2007年9月21日
发明者何旭东, 姚永亮, 林崇昆 申请人:深圳市艾特航模有限公司