单旋翼模型直升机的机械操纵系统的制作方法

专利名称：单旋翼模型直升机的机械操纵系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无线电遥控模型直升机，尤其涉及无线电遥控四通道单旋 翼模型直升机的机械操纵系统。
背景技术：
无线电遥控单旋翼模型直升机，无论是四通道还是更多通道无线电遥控设 备控制的单旋翼模型直升机，目前普遍使用的是"贝尔-希拉"混合操纵方式。
"贝尔-希拉"方式的操纵系统的操纵过程是根据无线电遥控设备中电子接收 机的指令，伺服机通过连杆操纵不旋转倾斜盘向指定方向倾斜；而旋转倾斜盘 在拨叉的带动下，在不旋转倾斜一倾斜面上与主轴同步旋转，在此过程中，伺 服机的传动力矩，转换成周期性力矩；旋转倾斜盘在每一个旋转周期中，通过 连杆拉动希拉小翼的桨距摇臂，周期地控制"希拉"小翼的迎角或增大或减小， 使旋转中的希拉小翼周期性地上或下降，进而再通过连杆拉动同步旋转的旋翼 的桨距摇臂改变迎角，也使旋转中的旋翼的升力周期性地或增大或减小，使旋 翼的桨盘向指令要求的方向倾斜，而旋翼桨盘倾斜而来的纵向力矩和横向力 矩，使所操纵的模型直升机沿X、 Z(此处为中国坐标系，相当于欧美坐标系的 X、 Y轴)轴指向的运动。
"贝尔-希拉"模式中操纵系统的特点是伺服机的操纵力矩是通过"希
拉"小翼空气动力这个中介传递到旋翼的，而不是完全的机械传动过程，这种 模式适宜于大舵量操纵的单旋翼模型直升机的高难度特技动作的要求。然而， 该模式的操纵技术复杂，要全面掌握这种操纵技术，要有教练带教培训，要进 行长期大量的练习才能逐步掌握，它的高技术门槛，造成这种模型有很大的局 限性。
虽然存在上述的局限，但是在飞行模型领域，"贝尔一希拉"模式在四通 道及四通道以上级别的无线电遥控直升机上的应用，已经是一种惯用的模式。而业界所熟知另一种大多使用在真实的直升机的"贝尔"方式，被认为是动作 控制较直接，小动作较灵敏但无法从事大动作飞行，也就是小舵灵敏，大舵迟 钝，因而基本上不使用于模型直升机。贝尔方式的特征是没有稳定翼片，只有 一对配重，有的更连平衡配重都没有，以旋翼头的减震橡皮轴承取代，例如实
机的飞狼(贝尔222 )。
而业界公知的另一类比较容易掌握的共轴双旋翼模型直升机，由于上下旋 翼的旋转方向相反，在操纵这种模型直升机行进时，旋翼的空气动力性能与单 旋翼模型直升机有很大的不同，相应的操纵系统和平衡系统也有显著的特征
平衡锤控制上旋翼解决直升机的稳定性能、操纵系统控制下旋翼实现直升机的 纵向和横向力矩的操纵。
因此，航空模型爱好者在学习单旋翼模型直升机时，只能选择学习难以掌 握的"贝尔一希拉"模式单旋翼模型直升机。事实上，"贝尔一希拉"模式单 旋翼模型直升机的适宜大舵量、操纵灵敏的特点反而成为一个障碍，该模式的 操纵技术复杂，大多数人连"贝尔一希拉"模式直升机的基本飞行操纵一悬停 都难以掌握，也就更不谈不上做大舵量的高难度特技动作。在此背景下，有必 要摆脱这种习惯性模式，去研制更好飞、更容易操纵的单旋翼模型直升机及相 应的操纵系统。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无线电遥控四通道单旋翼模型直 升机的机械操纵系统。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种单旋翼模型直 升机的机械操纵系统，所述模型直升机包括一主轴、 一设于主轴上的旋翼夹、
以及设于旋翼夹上的一对旋翼，其特征在于，所述操纵系统包括 一对混控摇 臂、第一伺服机、第二伺服机以及倾斜盘组合。该对混控摇臂分别设于旋翼夹 两侧，且通过其轴孔与旋翼夹两侧的桨距摇臂可转动连接。第一伺服机具有一 用以输出纵向操纵力矩的第一输出轴，第二伺服机具有一用以输出横向操纵力 矩的第二输出轴。倾斜盘组合通过连杆连接第一伺服机、第二伺服机，以将纵
向操作力矩和横向操作力矩转换为周期性力矩传递至一对混控摇臂。其中，每一混控摇臂具有两个控制点，而对角相对的第一控制点对受倾斜盘组合所传递 的周期性力矩控制，混控摇臂中对角相对的第二控制点对受直升机的平衡系统 控制，且由平衡系统控制的该第一控制点对与由倾斜盘组合控制的该第一控制 点对互为支点运动。并且，直升机的机械纵轴线在模型直升机的纵轴的逆旋翼 旋转方向的70。 20°范围内；而直升机的机械横轴线在模型直升机的横轴的 逆旋翼旋转方向的70。 20°范围内。
在上述的单旋翼模型直升机的机械操纵系统中，混控摇臂的两对控制点 对、轴孔与桨距摇臂的一对连接点对共三对连接点对中，至少有二对 是万向绞接点。
在上述的单旋翼模型直升机的机械操纵系统中，机械纵轴线与机械横轴线 成直角。
在上述的单旋翼模型直升机的机械操纵系统中，直升机的基准机械纵轴线 在直升机的纵轴的逆旋翼旋转方向45°的位置，而直升机的基准机械横轴线在 直升机的横轴的逆旋翼旋转方向45。的位置。
在上述的单旋翼模型直升机的机械操纵系统中，倾斜盘组合包括设于直升 机主轴上的不旋转倾斜盘和旋转倾斜盘，不旋转倾斜盘具有第一摇臂和第二摇 臂，第一摇臂与第一输出轴通过一第一下连杆连接以传递纵向操纵力矩；第二 摇臂与所述第二输出轴通过一第二下连杆连接以传递横向操纵力矩；旋转倾斜 盘具有一对以主轴为中心对称排列的第三摇臂，两第三摇臂分别通过两中连杆 与一对混控摇臂的第一控制点对连接。
在上述的单旋翼模型直升机的机械操纵系统中，不旋转倾斜盘还包括一定 向臂，此定向臂被限制在一竖直的滑槽内上下移动。
在上述的单旋翼模型直升机的机械操纵系统中，直升机的平衡系统包括一 连接于所述主轴上的平衡杆以及一对设于平衡杆两端的平衡锤，其中一对混控摇 臂的第二控制点对通过一对上连杆连接平衡杆的一对万向绞接点。
本发明应用了通过机械混控摇臂来操纵桨叶角的操纵系统，与现有的"贝 尔-希拉"模式的遥控模型直升机相比较，本发明的特点是操纵系统与平衡系 统共同通过混控摇臂实现对旋翼桨距的周期性操纵控制，两系统又是相对独立 的系统，可对操纵灵敏度及动稳定性进行单独的调整，因此可找到模型直升机
6的动稳定性和操纵性较佳组合，以适应不同人群的需要，特别是为单旋翼模型 直升机初学者提供一种稳定性好、操纵灵敏度合适的机型。


为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发 明的具体实施方式
作详细说明，其中
图1是单旋翼模型直升机xyz坐标轴示意图(中国坐标系，以下相同)。
图2是单旋翼模型直升机旋翼与倾斜盘在X-Y平面位置的示意图。
图3是顺时针旋转旋翼的机械纵轴线范围。
图4是顺时针旋转旋翼的机械横轴线范围。
图5是逆时针旋转旋翼机械纵轴线范围。
图6是逆时针旋转旋翼机械横轴线范围。
图7是本发明一实施例的单旋翼模型直升机结构示意图。
图8是本发明另一实施例的单旋翼模型直升机结构示意图。
附图中零件标号 1机座
2第一伺服机 3第二伺服机 4伺服机摇臂
50万向绞接第一伺服机摇臂与第一下连杆间的万向绞接
51万向绞接第二伺服机摇臂与第二下连杆间的万向绞接
52万向绞接第一下连杆与不旋转倾斜盘的第一摇臂间的万向绞接
53万向绞接第二下连杆与不旋转倾斜盘的第二摇臂间的万向绞接
54万向绞接旋转倾斜盘摇臂-第三摇臂与中连杆间的万向绞接
55万向绞接混控摇臂与中连杆的第一万向绞接
56万向绞接混控摇臂与上连杆的第二万向绞接
57万向绞接上连杆与平衡杆间的万向绞接
6第一下连杆7第二下连杆
8主轴
9不旋转倾斜盘
10不旋转倾斜盘第一摇臂
11不旋转倾斜盘第二摇臂
12不旋转倾斜盘定向臂
13滑糟
14拨叉.
15旋转倾斜盘
16旋转倾斜盘摇臂-第三摇臂
17中连杆
18混控摇臂
19混控摇臂轴线
20桨距摇臂
21平衡锤摆动轴线
22旋翼头
23旋翼夹
24旋翼
25旋翼轴线
26上连杆
27平衡杆
28平衡锤
具体实施例方式
下面结合附图来说明本发明的模型直升机的操纵系统的实施例。
参照图7所示，本发明的模型直升机的机械操纵系统主要部件包括机座1、 第一伺服机2、第二伺服机3、伺服机摇臂4、第一下连杆6、第二下连杆7、 由不旋转倾斜盘9和旋转倾斜盘15组成的倾斜盘组合、 一对中连杆17、混控 摇臂18、以及旋翼夹23和旋翼24。其中不旋转倾斜盘9和旋转倾斜盘15由轴承联成可转动连接而组成倾斜 盘组合，此倾斜盘组合套接在直升机的主轴8上。旋转倾斜盘15随不旋转倾 斜盘9的被操纵倾斜而倾斜，同时拨叉14驱动中连杆17并带动旋转倾斜盘15 与主轴8同步旋转。倾斜盘组合将第一和第二伺服机2、 3通过下连杆6、 7传 递过来的往复力矩转换成周期性力矩，并在旋翼24的每个旋转周期，根据指 令操纵旋翼桨叶角或减小或增大，使桨盘的某个角度的旋翼升力或减小或增 大，桨盘发生倾斜并带动模型直升机整体发生的倾斜，实现模型直升机的纵向 力矩和横向力矩的操纵，控制模型直升机的行进方向。
操纵系统的机械结构如下两伺服机2、 3，分别接收指令并执行纵向力矩、 横向力矩的操纵。其中，第一伺服机2的操纵力矩输出轴上的摇臂端与第一下 连杆6下端成万向绞接连接50，第一下连杆6的上端与不旋转倾斜盘9的第一 摇臂10成万向绞接连接52。第二伺服机3的操纵力矩输出轴上的摇臂端与第 二下连杆7下端成万向绞接连接51，第二下连杆7的上端与不旋转倾斜盘9的 第二摇臂11成万向绞接连接53。
不旋转倾斜盘上的两个具有球状万向绞接点的第一摇臂IO和第二摇臂11 之间的夹角为90。。另外，不旋转倾斜盘9上有一定向臂12，定向臂12在一 滑槽13内可上下移动，定向臂12只限止不旋转倾斜盘9转动而允许其向任意 方向倾斜。
旋转倾斜盘15上一对第三摇臂16 (见图2)以主轴为中心对称排列，两 摇臂端与中连杆17下端成万向绞接连接54。两中连杆17受与主轴同步旋转的 拨叉14的拨带并驱动旋转倾斜盘15同步转动，将不旋转倾斜盘的第一、第二 摇臂IO、 ll传来的操纵力矩转换成周期性力矩，通过中连杆17传到混控摇臂 18。其中，两中连杆17上端与两混控摇臂18的呈对角分布的第一万向绞接55 (只示出一个)连接。该对混控摇臂18分别设于旋翼夹23两侧，且通过其中 部的轴孔与旋翼夹两侧的桨距摇臂20成可转动连接，而旋翼夹23与旋翼24 连接并以旋翼轴线25为转动轴而周期性操纵旋翼迎角；两混控摇臂18的第二 万向绞接点56 (只示出一个)通过一对上连杆26与设于平衡杆27邻近主轴位 置的两个万向绞接点57连接，使该对混控摇臂的第二万向绞接点56被由平衡 杆27和平衡锤28组成的平衡系统所控制。由此，混控摇臂18的第一万向绞接点55与第二万向绞接点56分别受操 纵系统、平衡系统控制；混控摇臂的第一万向绞接点55与第二万向绞接点56 互为支点运动；受旋转倾斜盘摇臂-第三摇臂16至中连杆17传递过来的周期矩 所控制的混控摇臂18依次通过桨距摇臂20、旋翼夹23，最终实现旋翼24的 迎角的周期性控制。
上述的万向绞接连接点均作为控制点。在一对混控摇臂18的三对连接点 中，轴孔位置以及二对控制点位置是可换的，并不限于上述的方式。例如两 对操纵力矩控制点一对在中部、另一对在混控摇臂端部，而与旋翼的桨距摇臂 20的连接点在混控摇臂的另一端部。总之，三对连接点中，只要至少有二对是 万向绞接点即可满足对混控摇臂18的控制。
接下来说明本发明的实施例的操纵系统的关键参数设计。
结合图7参照图1和图2所示，上述实施例的遥控模型直升机的操纵系统， 放在以直升机质心(在主轴轴心上)作为原点的X、Y(中国坐标系)参照平面中， 其中X轴是直升机的纵轴，Y轴是直升机的横轴，以下是几种可能出现的情形。
在旋翼为顺时针方向旋转、操纵杆操纵模型直升机纵向行进的情形中，当 旋转倾斜盘的摇臂-第三摇臂16转至与不旋转倾斜盘的操纵纵向力矩的第一摇 臂10同一方位(两轴线重合，见图3)时，此时推纵向操纵杆，旋翼24在315。 位置，为桨叶角最小时点，而旋翼24则在135。位置为旋翼桨叶角最大时点。 旋翼在135° -180° -225° -270°到315°位置的范围内为桨叶角逐渐减小的半 周期，同理，旋翼在315° -0° -45° -90°到135°位置的范围内为桨叶角逐渐 增大的半周期，而作纵向操纵杆拉杆操纵时旋旋翼的桨叶角变化周期相反。在 此例中旋翼的每个旋转周期，当旋转倾斜盘摇臂16旋转到与不旋转倾斜盘第 一摇臂10同一角度重合时，推纵向操纵杆时在315。处为桨叶角为最小时点， 桨叶在135°处为桨叶角为最大时点；拉纵向操纵杆时，桨叶在135°处为桨叶 角为最小时点，桨叶在315°处为桨叶角为最大时点。315° -135°线定义为该 顺时针旋转的单旋翼模型直升机的机械纵轴线。
而在旋翼为顺时针方向旋转、操纵模型直升机横向行进的情形中，当旋转 倾斜盘摇臂-第三摇臂16旋转到与不旋转倾斜盘第二摇臂11同一角度重合时 (参见图4)，操纵横向操纵杆向左时旋翼在225。处为桨叶角为最小时点，旋翼在45°处为桨叶角为最大时点；而操纵横向操纵杆向右时旋翼在45。处为桨叶 角为最小时点，旋翼在225°处为桨叶角为最大时点。225° -45°线定义为为 该顺时针旋转单旋翼模型直升机的机械横轴线。
在旋翼为逆时针方向旋转、操纵杆操纵模型直升机纵向行进的情形下，当 旋转倾斜盘的摇臂-第三摇臂16旋转至不旋转倾斜盘的操纵纵向力矩的第一摇 臂10同一方位(两轴线重合，见图5)时，此时推纵向操纵杆，旋翼在45°位置， 为桨叶角最小时点，而旋翼则在225°位置，为桨叶角最大时点；旋翼在225 ° -180° -135° -90°到45°位置的范围内为桨叶角逐渐减小的半周期；同理， 旋翼在45° -0° -315° -270°到225°位置的范围内为桨叶角逐渐增大的半周 期，而作纵向操纵杆拉杆操纵时旋旋翼的桨叶角变化周期相反。在此例中旋翼 的每个旋转周期，当旋转倾斜盘摇臂-第三摇臂16旋转到与不旋转倾斜盘第一 摇臂10同一角度重合时，推纵向操纵杆时桨叶在45°处为桨叶角为最小时点， 桨叶在225°处为桨叶角为最大时点；拉纵向操纵杆时，桨叶在225°处为桨叶 角为最小时点，桨叶在45°处为桨叶角为最大时点。225° -45°线定义为该逆 时针旋转的单旋翼模型直升机的机械纵轴线。
而在旋翼为逆时针方向旋转、操纵模型直升机横向行进的情况中，当旋转 倾斜盘摇臂-第三摇臂16旋转到与不旋转倾斜盘第二摇臂11同一角度重合时 (见图6)，操纵横向操纵杆向左时旋翼在315。处为桨叶角为最小时点，旋翼在 135°处为桨叶角为最大时点；而操纵横向操纵杆向右时旋翼在135°处为桨叶 角为最小时点，旋翼在315°处为桨叶角为最大时点；225° -45°线定义为为 该逆时针旋转单旋翼模型直升机的机械横轴线。
总而言之，判定一单旋翼模型直升机的机械纵轴线在X、 Y座标中的位置 的方法是旋转倾斜盘摇臂-第三摇臂16旋转到与不旋转倾斜盘第一摇臂IO(纵 向操纵摇臂)同一角度时的旋翼轴线就是机械纵轴线；而当旋转倾斜盘摇臂-第 三摇臂16旋转到与不旋转倾斜盘第二摇臂ll(横向操纵摇臂)同一角度时的旋 翼轴线就是机械横轴线；机械纵轴线与机械横轴线总是直角相交。
机械纵轴线与X轴的夹角，是本发明中很重要的问题，较佳的设计是当 操纵模型直升机纵向推杆(推降舵)时，模型直升机的行进方向与该直升机的 X轴指向一致并准确在纵向行进，例如有这样一个实验数据 一种主要面向室内飞行的四通道单旋翼模型直升机，旋翼的主要数据直径380mm、主要工作 段旋翼平均翼弦24.8mm、单片旋翼重5-6克、空中悬停或水平行进时旋翼转速 为1600-1800转/分，旋翼桨尖的速度在35米/秒左右，通常模型直升机行进速 度小于2米/秒，旋翼为顺时针方向旋转，较佳状况的机械纵轴线与X轴的夹 角为40° ，即机械纵轴线在320° —140°线上；实验证明当机械纵轴线与X 轴的夹角大于40。，例如夹角达到45。甚至更大时，推降舵操纵模型直升机会 向左前方行进；相反，当机械纵轴线与X轴的夹角小于35。时，推降舵操纵模 型直升机会很明显地向右前方行进；在这种不利情况下，要操纵模型直升机向 前往指定方向行进，则必须使模型直升机X轴与行迸航线有一个角度，虽然通 过操纵模型直升机仍然可以作向前沿指定航线行进，但这样，会使模型直升机 行进时废阻力聚增，显然这样的设计是不合理的。
另有一实验数据， 一单旋翼模型直升机旋翼主要数据旋翼直径520mm、 主要工作段旋翼平均翼弦32mm、单片旋翼重12-13克、悬停时旋翼转速为1100 转/分，旋翼桨尖空速为29米/秒，行进速度小于2米/秒，旋翼为顺时针方向旋 转，较佳状况的机械纵轴线与X轴的夹角为50° ，即机械纵轴线在310。-130°线上。
从空气动力学角度分析，之所以存在机械纵轴线与X轴的夹角，其原因是 从伺服机接收到操纵指令伺服机摇臂开始动作，通过一系列机械传动过程到周 期性操纵旋翼的桨叶角，使旋翼产生周期性升力差，再使桨盘发生纵向倾斜， 桨叶升力的纵向分力使模型直升机纵向行进，这整个过程是需要时间的，所以 操纵模型直升机纵向或横向行进时机械传动动作须有提前量，反映在机械结构 上其特征是机械纵轴线与模型直升机体轴的X轴有一个夹角、机械横轴线与 Y轴同样有一个角度相等的夹角，机械纵轴线与机械横轴线垂直；而旋翼不论 是顺时针方向旋转还是逆时针方向旋转，总是机械纵轴线在模型直升机的X轴 的逆旋翼旋转方向的一个小于90°的角度的位置、机械横轴线在模型直升机的 Y轴的逆旋翼旋转方向的一个小于90。的角度位置。
然而不同的单旋翼模型直升机，模型直升机大小差异、旋翼翼型的空气动 力特性、旋翼的翼载荷(g/单位面积)、旋翼转速、模型直升机的设计行进速 度等基本参数的不同，机械纵轴线与X轴的夹角是不同的，例如 一架全重仅
12十多克的模型直升机，旋翼直径150-200mm、主要工作段旋翼翼弦18-20mm、 单片旋翼重l-2克左右，其机械纵轴线与X轴的夹角远小于45。，接近20° ; 相反，全机重达数公斤、旋翼直径达2000mm以上的单旋翼模型直升机，其机 械纵轴线与X轴的夹角远大于45。，会增大到70。左右。 在本发明中，机械纵轴线与X轴的夹角范围在70。 一20° ，在上面讨论的顺时 针旋转旋翼中，机械纵轴线范围是如图3中的290。 一110°线到340° —160 °线范围(阴影部分)。相应的机械横轴线与Y轴的夹角范围亦在70° —20 ° ，例如在图4中为20。 一200°线到70° —250°线范围内(阴影部分)。而 在逆时针旋转旋翼中，机械纵轴线范围是如图5中的70。 一250°线到20° —200°线范围(阴影部分)；相应的机械横轴线如图6中的160° —340°线 到110° —290°线范围内(阴影部分)。
总之，单旋翼模型直升机的机械纵轴线在模型直升机的X轴的逆旋翼旋转 方向的一个小于90。的角度的位置，且机械纵轴线与模型直升机的X轴的夹角 范围在70° 20° ;而机械横轴线在模型直升机的Y轴的逆旋翼旋转方向的一 个小于90°的角度位置，且机械纵轴线与模型直升机的X轴的夹 角范围在70° 20° 。
在实际设计中可通过实验确定机械纵轴线和机械横轴线的精确位置，方法 是机械纵轴线以45。夹角(315° _135°线、顺时针旋转旋翼)为基准向顺时 针或逆时针方向作调整，通过多次试验求得较佳的机械纵轴线及与其垂直的机 械横轴线位置。具体地说，操纵模型直升机向模型前行进作直线飞行，如果出 现机体X轴与航向有夹角，则须改变滑槽13的位置，使不旋转倾斜盘定向臂 12转一定角度，直到机体X轴与航向一致，这时的机械纵轴线的位置是准确的。 本发明内容中的上述两组实验数据可作为调整这个夹角的参考。而由于机械纵 轴线和机械横轴线总是直角相交，因此，确定机械纵轴线与X轴的实际夹角， 也即决定了机械横轴线与Y轴的夹角；机械纵轴线和机械横轴线直角关系，在 机械结构上是由不旋转倾斜盘的第一摇臂IO与第二摇臂ll之间的直角关系决 定的。
操纵系统中的机械纵轴线和机械横轴线的位置如果设计不当，虽然在偏差 不大，如±10° 20°偏差时仍能操纵模型直升机飞行，但在作较长的直线航
13线飞行时，须对模型直升机的X轴指向作出修正，会给操纵者带来麻烦。因此， 本发明除了提供机械纵轴线和机械横轴线的位置的范围外，还提供了通过实验 求得其精确位置的方法，本领域技术人员根据本发明的所阐述的技术和方法， 很客易找到单旋翼模型直升机的准确的机械纵轴线和机械横轴线的位置。
确定机械纵轴线与X轴的实际夹角之后，在操纵系统结构设计中，不旋转
倾斜盘的定向臂12、滑槽13、不旋转倾斜盘的第一摇臂10、第一伺服机2、 第二伺服机3在模型直升机的空间的位置也可容易地确定，如图7所示的操纵 系统，中连杆17有一倾斜角度来满足各零部件的空间位置的定位；而拨叉14 所在位置在XY平面坐标中的角度则由中连杆17所决定。本领域技术人员也可 将中连杆17、第一下连杆6、第二下连杆7转换一个合适的角度来调整不旋转 倾斜盘的第一摇臂10、第一伺服机2、第二伺服机3在模型直升机的空间的位 置，当然中连杆17、第一下连杆6、第二下连杆7过度倾斜会带来伺服机传动 效率的降低。在模型直升机空间允许的情况下，将中连杆17、第一下连杆6、 第二下连杆7调整到与Z轴平行或接近于平行，将不旋转倾斜盘的第一摇臂10、 第一伺服机2、第二伺服机3调整到合适位置。也可将图7(顺时针方向旋转旋 翼)所示的操纵系统的中连杆17改成与Z轴平行(直立)或接近直立状态，但须 将下列部件顺时针旋转一个角度，如转过30° 40° ，这些部件是不旋转倾 斜盘的定向臂12、滑槽13、第一下连杆6、第二下连杆7、第一摇臂10、第 一伺服机2、第二伺服机3。实际实施中，由于空间位置所限，中连杆、下连 杆难以完全平行于Z轴，往往仅能避免过分倾斜。
操纵系统中的混控摇臂18同时受操纵系统及平衡系统双重控制，混控摇 臂18以混控摇臂轴线19为轴转动，同时又绕旋翼轴线25转动，实际上绕轴 线19、 25转动是同时发生的。图7所示结构的混控摇臂18与旋翼桨距摇臂20 为轴孔连接，混控摇臂一端为操纵系统的中连杆17所控制的万向绞接55，另 一端为平衡系统的上连杆26所控制的万向绞接56，显然这三个连接点至少有 两个连接为万向绞接方可满足混控摇臂18运动的基本条件。混控摇臂18的上 述两个万向绞接作为控制连接点互为支点运动混控摇臂的操纵系统控制点与 平衡系统控制的绞接点为支点运动，并带动旋翼桨距摇臂20操纵旋翼绕旋翼 轴线转25转动，实现周期性地操纵桨叶角。图8为另一个实施例的遥控模型直升机结构示意图，其大致与图7所示直 升机结构相似，差别仅在于将平衡杆置于旋翼24下方，本实施例的详细结构 参见上述的描述，在此不再展开。
综上所述，本发明的上述实施例，具有如下显著优点
1. 本发明应用了通过机械混控摇臂来操纵桨叶角的操纵系统，与现有的" 贝尔-希拉"模式的遥控模型直升机相比较，本发明的操纵系统与平衡系统共同 通过混控摇臂实现对旋翼桨距的周期性操纵控制，两系统又是相对独立的系统, 可对操纵灵敏度及动稳定性进行单独的调整，因此可找到模型直升机的动稳定 性和操纵性较佳组合，以适操不同人群的需要，特别是为单旋翼模型直升机初 学者提供一种稳定性好、操纵灵敏度合适的机型。
2. 本发明提供了机械纵轴线相对于X轴及机械横轴线相对于Y轴的夹角范 围以及求得最佳夹角实验方法，为机械操纵系统的设计提供了简捷的一种方 案。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本 领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善， 因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
权利要求
1.一种单旋翼模型直升机的机械操纵系统，所述模型直升机包括一主轴、一设于主轴上的旋翼夹、以及设于旋翼夹上的一对旋翼，其特征在于，所述操纵系统包括一对混控摇臂，分别设于所述旋翼夹两侧，且通过其轴孔与旋翼夹两侧的桨距摇臂可转动连接；第一伺服机，其具有一用以输出纵向操纵力矩的第一输出轴；第二伺服机，其具有一用以输出横向操纵力矩的第二输出轴；一倾斜盘组合，通过连杆连接第一伺服机、第二伺服机，以将所述纵向操作力矩和横向操作力矩转换为周期性力矩传递至所述一对混控摇臂；其中，每一所述混控摇臂具有两个控制点，其中一对混控摇臂中对角相对的第一控制点对受所述倾斜盘组合所传递的周期性力矩控制，而对角相对的第二控制点对受所述直升机的平衡系统控制，且由所述平衡系统控制的第二控制点对与由所述倾斜盘组合控制的该第一控制点对互为支点运动；并且所述直升机的机械纵轴线在模型直升机的纵轴的逆旋翼旋转方向的70°～20°范围内；而所述直升机的机械横轴线在模型直升机的横轴的逆旋翼旋转方向的70°～20°范围内。
2. 如权利要求l所述的单旋翼模型直升机的机械操纵系统，其特征在于， 所述混控摇臂的所述轴孔与所述桨距摇臂的连接点对、所述第一控制点对、所 述第二控制点对共三对连接点中，至少有两对连接点是万向绞接点。
3. 如权利要求1所述的单旋翼模型直升机的机械操纵系统，其特征在于， 所述机械纵轴线与所述机械横轴线成直角。
4. 如权利要求l所述的单旋翼模型直升机的机械操纵系统，其特征在于， 所述直升机的基准机械纵轴线在直升机的纵轴的逆旋翼旋转方向45°的位置, 而直升机的基准机械横轴线在直升机的横轴的逆旋翼旋转方向45°的位置。
5. 如权利要求l所述的单旋翼模型直升机的机械操纵系统，其特征在于， 所述倾斜盘组合包括设于直升机主轴上的不旋转倾斜盘和旋转倾斜盘，所述不 旋转倾斜盘具有第一摇臂和第二摇臂，所述第一摇臂与所述第一输出轴通过一第一下连杆连接以传递所述纵向操纵力矩；所述第二摇臂与所述第二输出轴通 过一第二下连杆连接以传递所述横向操纵力矩；所述旋转倾斜盘具有一对以所 述主轴为中心对称排列的第三摇臂，所述两第三摇臂分别通过两中连杆与所述 一对混控摇臂的所述第一控制点对连接。
6. 如权利要求5所述的单旋翼模型直升机的机械操纵系统，其特征在于， 所述不旋转倾斜盘还包括一定向臂，所述定向臂被限制在一竖直的滑槽内上下 移动。
7. 如权利要求l所述的单旋翼模型直升机的机械操纵系统，其特征在于， 所述直升机的平衡系统包括一连接于所述主轴上的平衡杆以及一对设于平衡杆 两端的平衡锤，其中所述一对混控摇臂的第二控制点对通过一对上连杆连接所 述平衡杆的一对万向绞接点。
全文摘要
本发明涉及一种适于无线电遥控单旋翼模型直升机的机械操纵系统，包括一对混控摇臂，分别设于所述旋翼夹两侧，且通过其中部的轴孔与旋翼夹两侧的混控摇臂可转动连接；其中每一混控摇臂两端具有一控制点，其中一对混控摇臂中对角相对的第一对控制点受从伺服机到倾斜盘组合所传递的周期性力矩控制，而对角相对的第二对控制点受直升机的平衡系统控制，且由平衡系统控制的第二对控制点与由倾斜盘组合控制的第一对控制点互为支点运动。另外，直升机的机械纵轴线在模型直升机的纵轴的逆旋翼旋转方向的70°～20°范围内；而直升机的机械横轴线在模型直升机的横轴的逆旋翼旋转方向的70°～20°范围内。具备这种操纵系统的单旋翼模型直升机，相对比较稳定易于操纵。
文档编号A63H27/20GK101564599SQ20081003635
公开日2009年10月28日 申请日期2008年4月21日 优先权日2008年4月21日
发明者丁焕中, 俞宜震, 吴雨辰, 黄国书 申请人:上海九鹰电子科技有限公司