一种小型共轴双旋翼无人机的制作方法

本实用新型专利涉及无人机领域，具体涉及一种小型共轴双旋翼无人机。

背景技术：

无人直升机的典型布局主要有两种，一种是单旋翼带尾桨布局，其中旋翼提供拉力，尾桨操纵机身；另一种是共轴双旋翼布局，依靠两副共轴反转的旋翼提供拉力，同时又操纵无人机的飞行姿态。单旋翼直升机和传统共轴直升机都有尾翼，尾翼增加了飞机的尺寸和质量，也增加了危险性，尾翼一旦损坏，就会危及飞机的飞行安全。

传统共轴直升机为平衡扭矩，采用一台发动机输出动力，经机械传动使上下旋翼转速相同、转向相反，从而达到扭矩平衡的效果；通过操纵机构变总距和周期变距控制共轴直升机的升降、悬停、前飞、后飞、侧飞等动作；通过操纵机构差动变距使上下旋翼扭矩不平衡，从而实现直升机的航向操作。差动变距操纵多用于大型共轴直升机，由于差动变距操纵方式的操纵机构的结构复杂，不便于在微小型共轴双旋翼无人直升机上应用。

技术实现要素：

本实用新型专利的目的是提供一种小型共轴双旋翼无人机，没有尾翼，结构紧凑，尺寸小，重量轻，重心在旋翼轴中心。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种小型共轴双旋翼无人机，主要由起落架、电池箱、动力传动系统、操纵系统、旋翼系统组成；其特征在于：内轴16顶端与上层桨毂18通过销轴相连，上层桨毂18通过上扭力臂a2和上扭力臂b3与上层倾斜盘4相连；外轴21顶端与下层桨毂19通过顶丝相连，下层桨毂19通过下扭力臂a8和下扭力臂b9与下层倾斜盘10相连；上层倾斜盘4通过上变距拉杆26与上层桨夹1相连，下层倾斜盘10通过下变距拉杆28与下层桨夹7相连；3个舵机相隔120°均匀布置在舵机板上，舵机通过舵机摇臂31和舵机拉杆29控制下层倾斜盘10的位姿；下层倾斜盘10通过下变距拉杆28，把位姿传递给下层桨夹7和下桨叶20；上层倾斜盘4通过3个倾斜盘连杆27、中扭力臂a5和中扭力臂b6与下层倾斜盘10相连。

本实用新型专利的有益效果是：1、机身布局采用竖向布置，没有尾翼，减小了占地面积，其重心保持旋翼轴的中心，增强了无人机飞行过程中的稳定性。2、不同于传统共轴直升机的上下旋翼差动变距或尾翼控制转向，通过控制两个电机的转速差，使扭矩不平衡，从而实现航向操作。3、操纵机构相对简单且重量小，舵机数量少，旋翼轴较短，传动稳定，实现起来容易。4、无人机整体尺寸小，重量轻，结构紧凑，便于携带。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型共轴双旋翼无人机布局示意图。

图2为本实用新型操纵机构结构示意图。

图3为本实用新型无人机总体结构示意图。

图4为本实用新型舵机布置示意图。

图5为本实用新型电池箱结构示意图。

图中：1.上层桨夹，2.上扭力臂a，3.上扭力臂b，4.上层倾斜盘，5.中扭力臂a，6.中扭力臂b，7.下层桨夹，8.下扭力臂a，9.下扭力臂b，10.下层倾斜盘，11.舵机，12.舵机板，13.电机齿轮，14.电机支座，15.下电机，16.内轴，17.上桨叶，18.上层桨毂，19.下层桨毂，20.下桨叶，21.外轴，22.倾斜盘导轨，23.外轴齿轮，24.内轴齿轮，25.上电机，26.上变距拉杆，27.倾斜盘连杆，28.下变距拉杆，29.舵机拉杆，30.轴承端盖，31.舵机摇臂，32.齿轮箱，33.电池箱螺栓，34.电池箱，35.电池，36.电调，37.起落架螺栓，38.起落架，39.电机支座螺栓。

具体实施方式

在图2中，两个电机分别布置在旋翼轴两侧，通过直齿轮减速后分别控制内外轴转速。内轴16顶端与上层桨毂18通过销轴相连，上层桨毂18通过上扭力臂a2和上扭力臂b3与上层倾斜盘4相连；外轴21顶端与下层桨毂19通过顶丝相连，下层桨毂19通过下扭力臂a8和下扭力臂b9与下层倾斜盘10相连；上层倾斜盘4通过上变距拉杆26与上层桨夹1相连，下层倾斜盘10通过下变距拉杆28与下层桨夹7相连；3个舵机相隔120°均匀布置在舵机板上，舵机通过舵机摇臂31和舵机拉杆29控制下层倾斜盘10的位姿；下层倾斜盘10通过下变距拉杆28，把位姿传递给下层桨夹7和下桨叶20；上层倾斜盘4通过3个倾斜盘连杆27、中扭力臂a5和中扭力臂b6与下层倾斜盘10相连，保证了上下倾斜盘的位姿一样，将相同的位姿传递给上旋翼，从而实现上下旋翼共同变总距和周期变距操纵。

在图3中，电池箱34布置在操纵系统下方，电池箱34和齿轮箱32通过电池箱螺栓33连接；起落架38布置在电池箱下方，起落架38和电池箱34通过起落架螺栓37连接。整个机身为竖向布置，减小了占地面积，且重心保持在旋翼轴的中心。

在图4中，舵机板和齿轮箱设计为一个整体，加强了结构强度，沿逆时针方向将3个舵机分别编号1～3号。

在图5中，电池箱设计为孔板式结构，起到了轻量化的作用，也方便了电调的安装以及走线的布置。电源配置采用两块电池分别供电，增强了续航时间长，且可以通过调整电池位置来调整重心。

当进行航向操纵时，控制上电机25顺时针转动，通过齿轮传动带动内轴16转动，内轴16带动上旋翼逆时针转动，同理控制下电机15逆时针转动，带动下旋翼顺时针转动。控制两个电机的转速不一样，旋翼扭矩不平衡，从而实现航向操纵。为了保证总拉力不变，需要控制一个电机转速增加，另一个电机转速降低，上下旋翼总拉力不变，而扭矩不平衡。

当进行总距操纵时，控制1、2、3号舵机同时动作，使倾斜盘上下运动，控制上下旋翼总距增加或减小，从而控制无人机的升降和悬停。

当进行纵向周期变距操纵时，控制1号舵机向上转动，2、3号舵机向下转动，倾斜盘向前倾斜，导致旋翼拉力前倾产生向前的分力使无人机前飞；控制1号舵机向下转动，2、3号舵机向上转动，倾斜盘向后倾斜，导致旋翼拉力后倾产生向后的分力使无人机后飞。

当进行横向周期变距操纵时，控制1号舵机不动作，2号舵机向下转动，3号舵机向上转动，倾斜盘向右倾斜，旋翼拉力右倾产生向右的分力使无人机右飞；控制1号舵机不动作，2号舵机向上转动，3号舵机向下转动，倾斜盘向左倾斜，旋翼拉力左倾斜产生向左的分力使无人机左飞。

本实用新型提供的小型共轴双旋翼无人机，省去了常规共轴无人机的航向操纵机构和尾翼，使得操纵机构结构紧凑，减小了无人机占地面积。

技术特征：

1.一种小型共轴双旋翼无人机，主要由起落架、电池箱、动力传动系统、操纵系统、旋翼系统组成；其特征在于：内轴(16)顶端与上层桨毂(18)通过销轴相连，上层桨毂(18)通过上扭力臂a(2)和上扭力臂b(3)与上层倾斜盘(4)相连；外轴(21)顶端与下层桨毂(19)通过顶丝相连，下层桨毂(19)通过下扭力臂a(8)和下扭力臂b(9)与下层倾斜盘(10)相连；上层倾斜盘(4)通过上变距拉杆(26)与上层桨夹(1)相连，下层倾斜盘(10)通过下变距拉杆(28)与下层桨夹(7)相连；3个舵机相隔120°均匀布置在舵机板上，舵机通过舵机摇臂(31)和舵机拉杆(29)控制下层倾斜盘(10)的位姿；下层倾斜盘(10)通过下变距拉杆(28)，把位姿传递给下层桨夹(7)和下桨叶(20)；上层倾斜盘(4)通过3个倾斜盘连杆(27)、中扭力臂a(5)和中扭力臂b(6)与下层倾斜盘(10)相连。

2.如权利要求1所述的小型共轴双旋翼无人机，其特征在于：操纵方式采用双电机差速操纵，两个电机分别布置在旋翼轴两侧，通过直齿轮减速后分别控制内外轴转速。

3.如权利要求1所述的小型共轴双旋翼无人机，其特征在于：舵机板和齿轮箱设计为一个整体，与电池箱(34)通过电池箱螺栓(33)连接。

4.如权利要求1所述的小型共轴双旋翼无人机，其特征在于：电池箱(34)设计为孔板式结构，电池箱(34)和齿轮箱(32)通过电池箱螺栓(33)连接；起落架(38)布置在电池箱(34)下方，起落架(38)和电池箱(34)通过起落架螺栓(37)连接。

5.如权利要求1所述的小型共轴双旋翼无人机，其特征在于：电源配置采用两块电池分别供电。

技术总结
本实用新型涉及一种小型共轴双旋翼无人机，主要由起落架、电池箱、动力传动系统、操纵系统、旋翼系统组成。为解决传统共轴直升机操纵机构结构复杂，不便于在微小型共轴双旋翼无人直升机上应用以及无人机尺寸大、重量重等问题，本实用新型小型共轴双旋翼无人机采用双电机差速操纵方式，省去了航向操纵机构，操纵机构结构紧凑且重量小，旋翼轴较短，传动稳定，实现起来容易。机身采用竖向布置，省去了尾翼，减小了占地面积，且重心在旋翼轴的中心，增强了小型共轴双旋翼无人机飞行过程中的稳定性。整个小型共轴双旋翼无人机具有尺寸小，重量轻，便于携带等优点。

技术研发人员：张英;王涛;郭晓东;李博;马帅帅;申陆果
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：2019.09.30
技术公布日：2020.07.17