一点双轴多桨飞行器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一点双轴多桨飞行器，包括固定支架、吊舱、动力轴、动力旋翼、动力电机、姿态旋翼以及姿态电机，固定支架是水平设置的横纵交叉十字形支架，固定支架下端同轴固装有吊舱，固定支架上端同轴安装动力轴，该动力轴上安装有与固定支架平行的动力旋翼，该动力旋翼由安装在其下部的动力电机驱动进行旋转，采用共轴双桨结构，双桨重叠垂直布局。本发明结构简单、安全可靠、节约空间、便于移动，方便野外作业，上端螺旋桨控制姿态，下方多个螺旋桨提供动力作，空中承载力大，充分满足航拍、通信等工作需求。
【专利说明】-点双轴多桨飞行器
【技术领域】
[0001] 本发明属于无人机领域，尤其是一种一点双轴多桨飞行器。
【背景技术】
[0002] 当今世界领域内旋翼机的飞行控制方式有四种：
[0003] -是单旋翼结构，世界上大多数直升飞机均采用此结构；
[0004] 二是共轴双桨结构，代表机型有俄罗斯的卡式系列机型，如卡-50,卡-28等；
[0005] 三是双轴双桨结构，代表机型有美国的C-47支奴干式直升机；
[0006] 四是多旋翼结构，主要在小型无人机领域采用。其特点是：通过调整各旋翼的转速 来实现飞行器的姿态控制。在同一平面上主要有四旋翼、六旋翼、八旋翼等机型，全部采用 电控调姿态来调控飞行器的运动方向。本发明也采用电控，但不是调整个旋翼的差动调姿， 而是通过调整上轴的姿态来调整飞行方向。
[0007] 而本专利申请的飞行器是在以上四种旋翼机飞行控制结构系统之外的第五种飞 行控制方式，因此是一种飞行控制方式的创新，在当今旋翼机领域还是绝无仅有的。
[0008] 经过检索发现以下相近领域的其他专利文件：
[0009] -种多旋翼飞行器（CN102806993A)，该飞行器包括四个主旋翼系统，两个副旋翼 系统，机体和安装在机体中的飞行综合系统；飞行器机体坐标系的原点是飞行器的重心，z 轴铅垂向上，X轴垂直于z轴，指向前方，y轴由右手定则确定；四个主旋翼系统分别分布 在机体坐标系X y平面的四个象限内，四个主旋翼系统的每个旋转轴线与机体坐标系的z 轴成一夹角Θ，并且每个旋转轴线在机体坐标系X 〇 y平面上的投影与旋转中心到机体坐 标系原点连线在机体坐标系X 〇 y平面上的投影重合。本发明通过调节四个主旋翼系统 和两个副旋翼系统的转速可实现飞行器运动和姿态改变，飞行器可实现垂直起降、前飞、倒 飞、悬停、翻滚等动作，稳定性和操纵性好。
[0010] 一种小型的垂直起降变体飞行器（CN202414160U)，飞行器包括中间翼段、主翼段、 折叠翼段、折叠机构、垂尾、动力部分以及侦察设备舱，飞行器的垂尾对称于飞行器的上表 面和下表面，对称安装有飞行器的中间翼段与主翼段之间，垂尾的后端伸出飞行器中间翼 段的尾部；主翼段与折叠翼段由折叠机构连接，折叠机构包括一个与飞行器机体轴平行的 折叠转轴，折叠机构置于主翼段内，折叠翼段围绕折叠转轴进行180°的匀速折叠。本发明 使用了一种全新的变体方式，可同时改变展弦比及翼型，其变形范围更宽并且飞行性能更 优越，而且这种变体机构较为简单，工程可实现性较强。
[0011] 经过对比分析，本专利申请在工作方式与以上飞行器存在本质性区别，在这里仅 与多旋翼机进行比较，本飞行器具有以下特点：
[0012] 1、占用空间小：多旋翼飞行器是平面布局，旋翼越多占用空间越大；本发明是旋 翼重叠布局，不仅占用空间小，而且结构紧凑，便于携带。
[0013] 2、可实现模块化方式提升整机效能：多旋翼可通过增加旋翼数量来提升载重，本 发明同样可以通过增加旋翼数量的方式来提高载重，只是一个水平布置，一个垂直布置。
[0014] 3、与多旋翼机比较，不存在调姿时的机体倾斜角度问题，由此大大提高了观测的 精准度。
[0015] 多旋翼在调整飞机姿态时，必须整机倾斜一定角度，才能调整运行方向，这对于与 机体钢性联结的观测吊仓来说，也必然倾斜相应的角度，如果在风力较大的情况下，机体必 须频繁的调整姿态才能保持空中得稳定，如果作为空中观测平台使用，其观测的精准度必 然会受影响。本发明因为采用上下轴通过万向节铰接的方式联结，只需通过调整上轴上的 旋翼的倾角即可调整飞行姿态，与下轴无关，也就与下轴下方的观测吊仓更无关。也就是说 无论上旋翼如何动作，下轴与观测吊仓始终处于水平状态，因此观测的精准度就不会受到 影响。
[0016] 4、是一款实现了无结构重量的飞行器：无论何种飞行器，追求的最大设计目标就 是通过减轻结构重量来提高飞行效能。本发明是可以实现无结构重量的唯一一种飞行器， 在功率相同的情况下，整机效率要比其它的任何一种飞行器都要高的多。
【发明内容】
[0017] 本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种结构简单、方便显示、安全 可靠、节约空间的的一点双轴多桨飞行器。
[0018] 本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0019] 一点双轴多桨飞行器，包括固定支架、吊舱、动力轴、动力旋翼、动力电机、姿态旋 翼以及姿态电机，固定支架是水平设置的横纵交叉十字形支架，固定支架下端同轴固装有 吊舱，固定支架上端同轴安装动力轴，该动力轴上安装有与固定支架平行的动力旋翼，该动 力旋翼由安装在其下部的动力电机驱动进行旋转，其特征在于：采用共轴双桨结构，双桨重 叠垂直布局。
[0020] 而且，所述共轴双桨结构包括姿态旋翼、姿态电机、转轴、立架、伸缩杆、摆动支架 以及姿态轴，所述固定支架的十字形支架的四个顶点上端均通过一转轴铰装立架，四个立 架外侧均安装有一伸缩杆，该四个立架上端共同安装有一与十字形的摆动支架，该摆动支 架中部同轴安装姿态轴，该姿态轴上安装由姿态电机驱动的姿态旋翼，姿态旋翼安装有一 姿态电机。
[0021] 而且，所述摆动支架与姿态轴之间安装有角度控制器。
[0022] 而且，所述动力轴上同轴顺序安装多个动力旋翼，动力旋翼均安装有动力电机。
[0023] 而且，所述固定支架上均横向间隔均布制有多个通孔。
[0024] 本发明的优点和积极效果是：
[0025] 1、本结构将采用上下同轴的纵向一点式多个旋翼，顶部的旋翼的角度可调节，通 过变化顶端旋翼的角度控制飞行器的空中姿态，免去安装侧翼以及其他角度的旋翼，显著 节省空间，对于飞行空间以及存储空间的适应性更强。
[0026] 2、本结构的姿态旋翼与动力旋翼采用不相连接的双轴设计，动力旋翼轴为坚直工 作轴带动动力旋翼高速旋转产生向上的拉力，作为飞行器上升以及空中滞留的主要动力， 姿态旋翼轴可以根据飞行需要进行角度调节。
[0027] 3、本结构的动力旋翼可以纵向叠加安装多个，承载力累加，便于计算，结构安装较 为简单，而且结构可靠性强。
[0028] 4、本发明结构简单、安全可靠、节约空间、便于移动，方便野外作业，上端螺旋桨控 制姿态，下方多个螺旋桨提供动力作，空中承载力大，充分满足航拍、通信等工作需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] 图1为本发明的结构示意图； 图2为图1去除前部固定支架的结构示意图； 图3为图1的俯视图； 图4为本发明增加电机与旋翼的数量的结构示意图。
[0030] 附图中标记：1姿态旋翼；2姿态电机；3角度控制器；4动力电机；5动力旋翼；6摆 动支架；7立架；8伸缩杆；9转轴；10固定支架；11吊舱；12动力轴；13姿态轴。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性 的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
[0032] 一种一点双轴多桨飞行器，包括固定支架10、吊舱11、动力轴12、动力旋翼5以及 动力电机4,固定支架是水平设置的横纵交叉十字形支架，固定支架上均横向间隔均布制有 多个通孔，结构稳定而且整体质量轻；固定支架下端同轴固装有吊舱，该吊舱用于承载摄像 机等设备；固定支架上端同轴安装动力轴，该动力轴上安装有与固定支架平行的动力旋翼， 该动力旋翼由安装在其下部的动力电机驱动进行旋转，从而产生向上的拉力，作为主动力 将飞行器从地面升到空中并提供动力使飞行器在空中滞留。
[0033] 本发明的创新点在于：
[0034] 采用共轴双桨结构，该双桨重叠垂直布局，但其操控系统仍然是通过联杆控制旋 翼的姿态来调控飞行方向。上轴的电机与桨是与下轴的电机与桨用万向轴成铰接联在一 起。形成上轴与下轴重叠一点的布局。故曰一点双轴。飞行姿态的调控是通过上轴下方成 90度水平配置的两个舵机来实现的。
[0035] 本实施例的具体结构为：
[0036] 共轴双桨结构包括姿态旋翼1、姿态电机2、转轴9、立架7、伸缩杆8、摆动支架6以 及姿态轴13,所述动力旋翼上方铰装有一姿态旋翼，该姿态旋翼的角度可以进行多维角度 调节，姿态旋翼安装有一姿态电机，姿态电机作为主动力电机的辅电机，提供辅助动力，调 整系留产品在空中姿态，具体安装结构参见说明书附图，固定支架的十字形支架的四个顶 点上端均通过一转轴铰装立架，四个立架外侧均安装有一伸缩杆，该四个立架上端共同安 装有一与十字形的摆动支架，该摆动支架中部同轴安装姿态轴，该姿态轴上安装由姿态电 机驱动的姿态旋翼。工作时，摆转支架一侧的伸缩杆伸长，摆转支架另一侧的伸缩杆缩短， 立架围绕转轴摆转，从而驱动摆动支架摆转一定的角度，姿态旋翼随着摆转支架进行摆转， 从而给飞行器提供不同方向的推进力。
[0037] 为了更为精确的控制姿态旋翼的角度，所述摆动支架与姿态轴之间安装有角度控 制器3。
[0038] 整个飞行器可通过在下轴上增加电机与旋翼的数量来提高载重，所述动力轴上可 以同轴顺序安装多个动力旋翼，动力旋翼下端均安装有动力电机，每组动力旋翼机动力电 机可提供l〇kg的升力。
[0039] 以往的飞行器是双轴多桨或多旋翼飞行器的旋翼是在一个平面上展开的，因此占 用空间面积大。而本发明的共轴双桨虽然俩桨重叠垂直布局，但其操控系统仍然是通过联 杆控制旋翼的姿态来调控飞行方向。
[0040] 本发明的差别在于：双桨或多桨重叠垂直布置，上轴的电机与桨是与下轴的电机 与桨用万向轴成铰接联在一起。形成上轴与下轴重叠一点的布局。故曰一点双轴。飞行姿 态的调控是通过上轴下方成90度水平配置的两个舵机来实现的。
[0041] 总之，双轴垂直配置，以传动机构控制上轴的偏角来控制飞行姿态，以增加旋翼数 量提高载重，是本发明的技术要点。也是旋翼机飞行控制方式的创新与发明。
【权利要求】
1. 一点双轴多桨飞行器，包括固定支架、吊舱、动力轴、动力旋翼、动力电机、姿态旋翼 以及姿态电机，固定支架是水平设置的横纵交叉十字形支架，固定支架下端同轴固装有吊 舱，固定支架上端同轴安装动力轴，该动力轴上安装有与固定支架平行的动力旋翼，该动力 旋翼由安装在其下部的动力电机驱动进行旋转，其特征在于：采用共轴双桨结构，双桨重叠 垂直布局。
2. 根据权利要求1所述的一点双轴多桨飞行器，其特征在于：所述共轴双桨结构包括 姿态旋翼、姿态电机、转轴、立架、伸缩杆、摆动支架以及姿态轴，所述固定支架的十字形支 架的四个顶点上端均通过一转轴铰装立架，四个立架外侧均安装有一伸缩杆，该四个立架 上端共同安装有一与十字形的摆动支架，该摆动支架中部同轴安装姿态轴，该姿态轴上安 装由姿态电机驱动的姿态旋翼，姿态旋翼安装有一姿态电机。
3. 根据权利要求1所述的一点双轴多桨飞行器，其特征在于：所述摆动支架与姿态轴 之间安装有角度控制器。
4. 根据权利要求1所述的一点双轴多桨飞行器，其特征在于：所述动力轴上同轴顺序 安装多个动力旋翼，动力旋翼均安装有动力电机。
5. 根据权利要求1所述的一点双轴多桨飞行器，其特征在于：所述固定支架上均横向 间隔均布制有多个通孔。
【文档编号】B64C11/46GK104058089SQ201410187173
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】权军, 杨京生, 秦阳 申请人:天津全华时代航天科技发展有限公司