专利名称：电动倾转旋翼无人机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无人机，尤其涉及一种电动倾转旋翼无人机。
背景技术：
无人机因其独特的应用近年来在军民领域都获得广泛应用和飞速发展，也代表着 未来航空的一个重要发展方向。在各种无人机方案中，倾转旋翼无人机在兼顾飞行速度、起 降和悬停作业方面具有良好的综合优势，但现有的倾转旋翼无人机在控制稳定性、安静环 保性以及经济性方面还存在一些不如人意之处。本发明研究的电动倾转旋翼无人机通过采 用新型的电动“推桨+倾转共轴旋翼”的动力方案，能有效改进飞机的飞行控制稳定性、飞 行性能和环保经济性。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种电动倾转旋翼无人机，采用电动“推桨+倾转旋翼” 动力方案，兼有无人直升机和无人固定翼飞机的优点，能实现垂直起降、悬停作业和快速前 飞。与无人直升机相比，由于采用了非耦合的动力驱动系统，为飞行控制系统设计带来了便 利；与普通倾转旋翼无人机相比，由于采用置身机身中央的倾转同轴旋翼，能有效防止侧翻 失稳，在旋翼倾转前和倾转时，采用尾桨辅助推进，有利于旋翼倾转过程的平稳；采用多点 电推进动力系统，动力及控制稳定可靠，结构简单，安静环保。本发明是这样来实现的，它包括中央开有旋翼涵道的机身、旋翼旋转轴、定位碳板 架、动力电机、上旋翼、下旋翼、舵机伺服器、舵机摇杆、飞机姿态控制舵、旋翼翻转伺服器、 推进螺浆，其特征是中央开有旋翼涵道的机身的涵道上连有旋翼旋转轴，旋翼旋转轴的中 心内设有定位碳板架，定位碳板架的上、下端分别安装有动力电机，两个动力电机通过齿轮 分别对应连接上旋翼和下旋翼，上旋翼和下旋翼的旋转轴同轴固定在定位碳板架的中心， 定位碳板架的左、右侧分别连接两个舵机伺服器，舵机伺服器通过舵机摇杆连接飞机姿态 控制舵，一飞机姿态控制舵的侧边连有旋翼翻转伺服器，中央开有旋翼涵道的机身尾部设 有推进螺浆。本发明的技术效果是1、采用一对置于机身中央的同轴反转旋翼，可以有效克服 传统的左右两个倾转旋翼容易导致升力不均而产生的飞机侧翻的问题；2、在旋翼倾转前， 采用推进螺浆进行预加速并在倾转过程中保持必要的推力，保证旋翼倾转时飞机飞行模态 转换的稳定性；3、可以通过四个飞机姿态控制舵的灵活组合和旋翼转速的调节很方便的控 制飞机在悬停和飞行状态时的姿态。
图1为本发明中央开有旋翼涵道的机身的结构示意图。图2为本发明的结构示意图。在图中，1、中央开有旋翼涵道的机身2、旋翼旋转轴3、定位碳板架4、动力电机5、上旋翼6、下旋翼7、舵机伺服器8、舵机摇杆9、飞机姿态控制舵10、旋翼翻转伺服器 11、推进螺浆
具体实施例方式如图1、图2所示，本发明是这样来实现的，中央开有旋翼涵道的机身1的涵道上连 有旋翼旋转轴2，旋翼旋转轴2的中心内设有定位碳板架3，定位碳板架3的上、下端分别安 装有动力电机4，两个动力电机4通过齿轮分别对应连接上旋翼5和下旋翼6，上旋翼5和 下旋翼6的旋转轴同轴固定在定位碳板架3的中心，定位碳板架3的左、右侧分别连接两个 舵机伺服器7，舵机伺服器7通过舵机摇杆8连接飞机姿态控制舵9，一飞机姿态控制舵9 的侧边连有旋翼翻转伺服器10，中央开有旋翼涵道的机身1尾部设有推进螺浆11。现结合飞机的典型飞行过程“垂直起飞一悬停--决速前飞一垂直降落”来
简述本发明的具体实施方式
。(1)垂直起飞此时旋翼转轴处于竖直状态，两个旋翼等速反转，尾部推进螺桨不 工作，旋翼转动产生垂直向上的升力，飞机垂直上升。(2)悬停当垂直起降无人机起飞达到预定高度后，通过控制旋翼转速使升力与 飞机重力相等从而处于悬停状态，为了保证飞机悬停状态的稳定性在上下旋翼中间装有姿 态控制机构一一姿态控制舵，如附图2所示。在姿态控制舵上方有整流板，当左右四个控制 舵同步向前转动或向后转动一定角度后，受到旋翼产生的向下的气流的作用可以实现俯仰 控制。当一侧两个控制舵前后分别转动一定角度后，可以阻塞一侧向下气流而改变该侧升 力大小，实现翻滚控制。当左右两侧控制舵同时朝相反的方向转动时，会使飞机产生左右的 偏航角。也可以通过改变上面或下面旋翼的转速，使飞机产生偏航扭矩，原地旋转，实现航 向控制。(3)快速前飞当垂直起降无人机要从悬停状态转到前飞状态时尾部螺桨开始工 作，推动飞机向前飞行，当达到一定的前飞速度时，机翼产生一定的升力，此时旋翼和姿态 控制机构可以在翻转控制电机的带动下开时向前翻转，由飞机向前飞行时机翼产生升力来 补偿旋翼倾转时损失的升力。当旋翼转轴转到水平位置时旋翼全部用来产生飞机向前的推 力，飞机开始快速前飞。由于垂直起降无人机采用了尾桨推进，所以在旋翼翻转时飞机已经 具备一定的前飞速度，即机翼已经产生了一部分升力，所以从悬停到全速前飞的过程比较 稳定，容易操纵。旋翼倾转90度时，控制舵也随轴转动90度。当左右四个控制舵同步向上转动或 向下转动一定角度后，受到飞行气流的作用可以实现俯仰控制。当一侧两个控制舵上下分 别转动一定角度后，可以实现航向控制。当左右两侧控制舵同时朝相反的方向转动时，可以 实现翻滚控制。(4)垂直降落此时旋翼在翻转电机的控制下回转，产生向上的升力，弥补了速度 减小带来的机翼升力减小的损失。当旋翼转轴转回竖直状态后尾部螺桨停止旋转，飞机前 飞速度逐渐减小，此时飞机的升力改由旋翼产生。减小旋翼的转数即可减小升力飞机开始 垂直下降，实现垂直着陆。
权利要求
一种电动倾转旋翼无人机，它包括中央开有旋翼涵道的机身、旋翼旋转轴、定位碳板架、动力电机、上旋翼、下旋翼、舵机伺服器、舵机摇杆、飞机姿态控制舵、旋翼翻转伺服器、推进螺浆，其特征是中央开有旋翼涵道的机身的涵道上连有旋翼旋转轴，旋翼旋转轴的中心内设有定位碳板架，定位碳板架的上、下端分别安装有动力电机，两个动力电机通过齿轮分别对应连接上旋翼和下旋翼，上旋翼和下旋翼的旋转轴同轴固定在定位碳板架的中心，定位碳板架的左、右侧分别连接两个舵机伺服器，舵机伺服器通过舵机摇杆连接飞机姿态控制舵，一飞机姿态控制舵的侧边连有旋翼翻转伺服器，中央开有旋翼涵道的机身尾部设有推进螺浆。
全文摘要
一种电动倾转旋翼无人机，中央开有旋翼涵道的机身的涵道上连有旋翼旋转轴，旋翼旋转轴的中心内设有定位碳板架，定位碳板架的上、下端分别安装有动力电机，两个动力电机通过齿轮分别对应连接上旋翼和下旋翼，上旋翼和下旋翼的旋转轴同轴固定在定位碳板架的中心。本发明的技术效果是1、可以有效克服传统的左右两个倾转旋翼容易导致升力不均而产生的飞机侧翻的问题；2、保证旋翼倾转时飞机飞行模态转换的稳定性；3、可以通过四个飞机姿态控制舵的灵活组合和旋翼转速的调节很方便的控制飞机在悬停和飞行状态时的姿态。
文档编号B64C39/00GK101879945SQ201010217580
公开日2010年11月10日 申请日期2010年7月5日 优先权日2010年7月5日
发明者刘伟, 江善元, 王云, 章勇, 耿立威 申请人:南昌航空大学