述第一螺旋桨40旋转360° )为例说明该旋翼控制装置的工作方式:
[0097]图6为本实用新型实施例提供的旋翼控制装置的俯视图，图中将所述飞行器分为如图所示的四个象限，这四个象限视为飞行器坐标系，在该飞行器坐标系中，规定所述第一螺旋桨40轴线与所述第一象限起始位置的夹角A为电机控制器164的位置参考值，运动过程中，所述第一螺旋桨40沿逆时针方向旋转且与起始位置的夹角A变化范围为0-360°。假设所述飞行器需要向前飞行，此时所述电机12接收到所述电机控制器164的驱动信号后而发生角加速度变化如图7的曲线所示。
[0098]请参照图6至图8，当所述第一螺旋桨40的轴线与起始位置的夹角A小于180°时，所述电机12的角加速度为正值，此时，所述动力主轴120与所述固定架30之间产生正向位移，该正向位移由动力传递组件20传递至所述第一输出轴22和所述第二输出轴23，再由与所述第一输出轴22和所述第二输出轴23相固连的第一传动轴42和所述第二传动轴52传递至所述第一螺旋桨40的第一叶片44和所述第二螺旋桨50的第二叶片上，所述第一螺旋桨40的桨距为负值，而所述第二螺旋桨50的桨距为正值。由于当所述第一螺旋桨40与起始位置的夹角A在180°以内时，所述第一螺旋桨40的桨距均为负值，所述第二螺旋桨50的桨距均为正值，因此，位于所述第一象限和所述第二象限的第一螺旋桨40会产生向下的升力，而位于所述第三象限和所述第四象限的第二螺旋桨50会产生向上的升力，这样，所述飞行器会受到一合力向前方的扭转力矩。
[0099]请参照图6至图8，当所述第一螺旋桨40的轴线与起始位置的夹角A为180°时，所述电机12的角加速度为零，所述动力主轴120与所述固定架30之间不存在相对位移，此时，所述第一螺旋桨40和所述第二螺旋桨50的桨距均为零，因此，所述第一螺旋桨40和所述第二螺旋桨50所产生的升力大小和方向均相同。
[0100]请参照图6至图8，当所述第一螺旋桨40的轴线与起始位置的夹角A位于180°与360°之间时，所述电机12的角加速度为负值，此时，所述动力主轴120与所述固定架30之间产生负向位移，该负向位移由动力传递组件20传递至所述第一输出轴22和所述第二输出轴23，再由与所述第一输出轴22和所述第二输出轴23相固连的第一传动轴42和所述第二传动轴52传递至所述第一螺旋桨40的第一叶片44和所述第二螺旋桨50的第二叶片上，所述第一螺旋桨40的桨距为正值，而所述第二螺旋桨50的桨距为负值。由于当所述第一螺旋桨40与起始位置的夹角A在180°以内时，所述第一螺旋桨40的桨距均为正值，所述第二螺旋桨50的桨距均为负值，因此，位于所述第一象限和所述第二象限的第二螺旋桨50会产生向下的升力，而位于所述第三象限和所述第四象限的第一螺旋桨40会产生向上的升力，这样，所述飞行器会受到一合力向前方的扭转力矩。
[0101]因此，在一个工作周期内，所述飞行器受到来自本实用新型实施例提供的旋翼控制装置的一个合力向前方的扭转力矩，在该扭转力矩的控制下飞行器即可完成向前飞行的动作。
[0102]本实用新型实施例提供的旋翼飞行器包括旋翼控制装置，所述旋翼控制装置为上述旋翼控制装置。该实施例提供的旋翼控制装置与上述各实施例提供的旋翼控制装置具有相同的结构和特征，而且所起作用相同，在此不赘述。
[0103]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种旋翼控制装置，其特征在于，包括: 伺服装置，设有动力主轴； 动力传递组件，包括动力输入轴、第一输出轴和第二输出轴，所述第一输出轴与所述第二输出轴同轴固定连接，且与所述动力输入轴相垂直，所述动力输入轴与所述动力主轴固定连接; 固定架，与所述动力主轴同轴连接； 沿所述固定架的径向同轴设置的第一螺旋桨和第二螺旋桨，所述第一螺旋桨固定于所述固定架上并与所述第一输出轴固定连接，所述第二螺旋桨固定于所述固定架上并与所述第二输出轴固定连接；其中，所述第一螺旋桨的径向轴线与所述第一螺旋桨的转动轴线平行，所述第一螺旋桨的转动轴线与所述动力主轴垂直，所述第二螺旋桨的径向轴线与所述第二螺旋桨的转动轴线平行，所述第二螺旋桨的转动轴线与所述动力主轴垂直； 其中，所述伺服装置产生的周期性旋转角加速度而导致了周期性的转矩变化，该周期性的转矩变化经所述动力传递组件传递至所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨，通过控制所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨的桨距变化来实现对飞行器俯仰和横滚自由度的控制。2.如权利要求1所述的旋翼控制装置，其特征在于，所述固定架包括固定安装所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨的安装圆环以及设置于所述安装圆环内并设有安装孔的支架部，所述动力主轴穿过所述安装孔与所述动力输入轴固定连接。3.如权利要求2所述的旋翼控制装置，其特征在于，还包括限制所述动力主轴与所述固定架相对位移且为环状的柔性元件，所述柔性元件固定于所述动力主轴与所述安装孔的孔壁之间。4.如权利要求2所述的旋翼控制装置，其特征在于，所述第一螺旋桨包括固定安装于所述安装圆环上并与所述第一输出轴同轴固定连接的第一传动轴以及与所述第一传动轴固定连接的第一叶片；所述第二螺旋桨包括固定安装于所述安装圆环上并与所述第二输出轴同轴固定连接的第二传动轴以及与所述第二传动轴固定连接的第二叶片。5.如权利要求1所述的旋翼控制装置，其特征在于，所述动力传递组件还包括具有动力输入端和动力输出端的万向节机构以及与所述万向节机构连接并设有所述第一输出轴和所述第二输出轴的安装框，其中，所述动力输入轴设置于所述万向节机构的动力输入端，所述第一输出轴设置于所述万向节机构的动力输出端。6.如权利要求5所述的旋翼控制装置，其特征在于，所述万向节机构为普通万向节、准等速万向节、等速万向节、十字轴式万向节、双联式万向节、三轴式万向节、球笼式万向节、球差式万向节或者绕性万向节。7.如权利要求1所述的旋翼控制装置，其特征在于，所述动力传递组件还包括与所述动力输入轴同轴固定连接的第一齿轮、转动安装于所述第一输出轴上的第二齿轮以及固定安装于所述第二输出轴上并与所述第二齿轮位于所述第一齿轮相对两侧的第三齿轮，所述第二齿轮和所述第三齿轮与所述第一齿轮啮合。8.如权利要求1至7任意一项所述的旋翼控制装置，其特征在于，所述伺服装置包括: 电机，具有所述动力主轴； 旋转位置传感器，固定连接于所述电机并用于检测所述电机转动的相对位置； 控制系统，接收所述旋转位置传感器的相对位置信号并控制所述电机，以使所述电机的角加速度产生周期性变化。9.如权利要求8所述的旋翼控制装置，其特征在于，所述控制系统包括姿态控制器和电机控制器； 所述姿态控制器接收飞行员的命令信号和来自惯性量测单元的飞行器姿态信号，根据预先设定的程序算法生成一控制指令并将所述控制指令发送给电机控制器； 所述电机控制器接收所述姿态控制器的控制指令和所述旋转位置传感器提供的位置信号，并生成驱动所述电机运转的驱动信号，所述驱动信号与所述电机控制器驱动所述电机的固有驱动信号叠加以控制所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨的桨距变化。10.如权利要求9所述的旋翼控制装置，其特征在于，所述驱动信号为一正弦驱动信号，匀速转动的所述电机接收到所述正弦驱动信号而发生周期性角加速度变化；所述正弦驱动信号的相位决定了所述桨距变化于所述飞行器坐标系中的位置。11.如权利要求8所述的旋翼控制装置，其特征在于，所述旋转位置传感器为磁传感器、霍尔传感器或者光电码盘。12.一种旋翼飞行器，包括旋翼控制装置，其特征在于，所述旋翼控制装置为如权利要求1至11任意一项所述的旋翼控制装置。
【专利摘要】本实用新型适用于旋翼飞行器技术领域，提供了一种旋翼控制装置和旋翼飞行器。该旋翼控制装置包括设有动力主轴的伺服装置、动力传递组件、固定架、第一螺旋桨和第二螺旋桨，伺服装置产生的周期性的转矩变化经动力传递组件传递至第一螺旋桨和第二螺旋桨，并控制第一螺旋桨和第二螺旋桨的桨距变化。该旋翼控制装置利用固定架连接动力主轴与第一螺旋桨和第二螺旋桨，避免了驱动第一螺旋桨和第二螺旋桨发生桨距变化的力与第一螺旋桨和第二螺旋桨所受的向心力之间发生耦合现象，保证了该旋翼控制装置可以精确高效地控制第一螺旋桨和第二螺旋桨的桨距变化，而且也使得具有该旋翼控制装置的旋翼飞行器可以获得更大的俯仰和横滚控制力矩。
【IPC分类】B64C27/14
【公开号】CN204979224
【申请号】CN201520396949
【发明人】胡家祺
【申请人】胡家祺
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年6月10日