飞行器和倾转装置的设计方法与流程

本发明涉及飞行器，特别涉及一种飞行器和倾转装置的设计方法。

背景技术：

1、在现有技术中，飞行器包括倾转装置、及与倾转装置驱动连接的螺旋桨机构。倾转装置用于倾转螺旋桨机构，从而为飞行器提供飞行的动力。例如，在飞行器垂直起降的过程中，螺旋桨机构的转动轴线沿上下方向延伸，为飞行器提供起降的动力，在飞行器平飞的过程中，倾转装置倾转螺旋桨机构，以使螺旋桨机构的转动轴线沿水平方向延伸，为飞行器提供平飞的动力。

2、在转动轴线倾转的过程中，倾转装置受到的力矩会发生变化，倾转装置的倾转电机的输出扭矩会跟随力矩增大而增大，如此，会导致倾转电机的输出扭矩的变化幅度较大，从而会使得倾转电机的使用寿命较低。为此，本发明提出一种飞行器，旨在使倾转电机的输出扭矩的变化幅度较小，从而使得倾转电机的使用寿命较高。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种飞行器，旨在使倾转电机的输出扭矩的变化幅度较小，从而使得倾转电机的使用寿命较高。

2、为实现上述目的，本发明提出的飞行器包括：

3、倾转装置，包括基座、可拆卸连接于所述基座的传动机构、及设于所述基座的倾转电机，所述倾转电机与所述传动机构驱动连接；以及

4、螺旋桨机构，连接所述传动机构，所述螺旋桨机构具有转动轴线，所述传动机构具有供所述转动轴线相对所述飞行器的第一平面倾转的倾转轴线，其中，所述第一平面由所述飞行器的前后方向和左右方向限制出；

5、所述转动轴线具有第一倾转区间，在所述转动轴线倾转于所述第一倾转区间的过程中，所述传动机构的减速比的变化趋势与所述倾转装置受到的力矩的变化趋势一致，以减小所述倾转电机的输出扭矩的变化幅度，其中，所述力矩的矢量方向为所述倾转轴线的轴向。

6、可选地，所述力矩来自所述螺旋桨机构的重力、拉力、倾覆力矩、及陀螺力矩。

7、可选地，所述力矩来自所述飞行器飞行时外界环境的气流作用于所述倾转装置的力矩。

8、可选地，所述力矩来自所述传动机构的重力。

9、可选地，当所述倾转装置受到的力矩达到最大值时，所述转动轴线位于所述第一倾转区间。

10、可选地，所述第一倾转区间可供所述转动轴线倾转的角度范围为30°-50°。

11、可选地，在所述转动轴线倾转于所述第一倾转区间的过程中，所述传动机构的减速比的范围为1-4。

12、可选地，在所述转动轴线沿第一倾转方向倾转的过程中，所述转动轴线可依次经过平飞倾转位、第一倾转位、第二倾转位、及垂飞倾转位，所述转动轴线具有自所述平飞倾转位到所述第一倾转位的第二倾转区间、自所述第一倾转位到所述第二倾转位的所述第一倾转区间、及自所述第二倾转位到所述垂飞倾转位的第三倾转区间，在所述转动轴线沿所述第一倾转方向倾转于所述第二倾转区间的过程中，所述传动机构的减速比逐渐减小，在所述转动轴线沿所述第一倾转方向倾转于所述第三倾转区间的过程中，所述传动机构的减速比逐渐增大。

13、可选地，在所述转动轴线倾转于所述第二倾转区间的过程中，所述传动机构的减速比的最大值的范围为5-20。

14、可选地，在所述转动轴线倾转于所述第三倾转区间的过程中，所述传动机构的减速比的最大值的范围为6-20。

15、可选地，所述第三倾转区间可供所述转动轴线倾转的角度的范围为10°-20°。

16、可选地，在所述转动轴线沿所述第一倾转方向倾转于所述第一倾转区间的过程中，所述传动机构的减速比逐渐增大，在所述转动轴线于所述第一倾转区间倾转的过程中，所述传动机构的减速的最大值为a，在所述转动轴线倾转于所述第二倾转区间的过程中，所述传动机构的减速比的最大值为b，b大于a。

17、可选地，在所述转动轴线自所述平飞倾转位倾转至所述第二倾转位的过程中，所述倾转装置受到的力矩逐渐增大，所述转动轴线可依次经过所述平飞倾转位、第三倾转位、及所述第一倾转位，所述第一倾转区间包括自所述平飞倾转位到所述第三倾转位的第四倾转区间、及自所述第三倾转位到所述第一倾转位的第五倾转区间，在所述转动轴线沿第一倾转方向倾转于所述第四倾转区间的过程中，所述传动机构的减速比在单位倾转角度的变化量为c，在所述转动轴线沿第一倾转方向倾转于所述第五倾转区间的过程中，所述传动机构的减速比在单位倾转角度的变化量为d，c＞d。

18、可选地，所述第四倾转区间可供所述转动轴线倾转的角度小于所述第五倾转区间可供所述转动轴线倾转的角度。

19、可选地，所述第四倾转区间可供所述转动轴线倾转的角度的范围为0°-5°，所述第五倾转区间可供所述转动轴线倾转的角度的范围为5°-40°。

20、可选地，所述传动机构包括设于所述基座的连杆机构，所述连杆机构具有所述倾转轴线，所述倾转电机通过所述连杆机构控制所述转动轴线绕所述倾转轴线相对所述第一平面倾转。

21、可选地，在所述转动轴线倾转于所述第一倾转区间的过程中，所述连杆机构的减速比的变化趋势与所述倾转装置受到的力矩的变化趋势一致，其中，力矩的矢量方向为倾转轴线的轴向。

22、可选地，所述连杆机构包括与所述基座转动连接的螺旋桨电机安装座、连接所述螺旋桨电机安装座的连杆、及连接所述连杆的摇杆，所述倾转电机与所述摇杆驱动连接，所述螺旋桨机构包括具有所述转动轴线的螺旋桨电机，所述螺旋桨电机设于所述螺旋桨电机安装座，所述电机安装座具有所述倾转轴线。

23、可选地，所述倾转装置还包括设于所述基座的转接座，所述基座通过所述转接座与所述螺旋桨电机安装座转动连接。

24、可选地，在所述转动轴线沿第一倾转方向倾转的过程中，所述转动轴线可依次经过平飞倾转位和垂飞倾转位，所述螺旋桨电机安装座具有第一抵止部，所述转接座具有在所述第一倾转方向上与所述第一抵止部相对的第二抵止部，当所述转动轴线倾转至所述垂飞倾转位时，所述第一抵止部抵接所述第二抵止部。

25、可选地，在所述转动轴线沿第二倾转方向倾转的过程中，所述转动轴线可依次经过垂飞倾转位和平飞倾转位，所述连杆具有第三抵止部，所述摇杆具有在所述第二倾转方向上与所述第三抵止部相对的第四抵止部，当所述转动轴线倾转至所述平飞倾转位时，所述第三抵止部抵接所述第四抵止部。

26、可选地，所述螺旋桨电机安装座包括供所述螺旋桨电机安装的安装座本体、及连接所述安装座本体的多个支撑凸耳，所述支撑凸耳与所述基座转动连接，所述支撑凸耳具有所述倾转轴线。

27、可选地，所述倾转装置还包括用以监测所述螺旋桨电机安装座的倾转角度的角度传感器。

28、可选地，所述倾转装置还包括与所述倾转电机驱动连接得蜗杆、与所述蜗杆配合得蜗轮、及连接所述蜗轮和所述摇杆的第一转轴，所述第一转轴与所述基座转动连接。

29、可选地，所述倾转装置还包括设于所述基座的两个转轴支撑座，所述第一转轴的一端转动连接于一所述转轴支撑座，所述第一转轴的另一端转动连接于另一所述转轴支撑座。

30、可选地，所述倾转装置还包括设于所述基座的两蜗杆支撑座，所述蜗杆的一端转动连接于一所述蜗杆支撑座，所述蜗杆的另一端转动连接于另一所述蜗杆支撑座。

31、可选地，所述倾转电机通过减速器与所述蜗杆连接。

32、可选地，所述倾转电机通过联轴器与所述蜗杆驱动连接。

33、可选地，所述蜗杆用于与所述蜗轮自锁，以使所述蜗轮不能驱动所述蜗杆。

34、可选地，所述蜗杆和所述蜗轮通过刹车片实现自锁。

35、可选地，所述第一转轴与所述基座相并行，所述蜗杆设于所述蜗轮和所述基座之间。

36、可选地，所述第一转轴与所述基座相并行，所述蜗杆的长度方向为所述基座朝向所述蜗轮的方向。

37、本发明还提供一种倾转装置的设计方法，所述倾转装置的设计方法用于设计如权利要求所述的飞行器的倾转装置，所述倾转装置的设计方法包括以下步骤：

38、获取在所述转动轴线倾转的过程中，所述倾转装置受到的力矩变化曲线；

39、根据力矩与减速比的预设对应关系和所述力矩变化曲线，得到传动机构的减速比变化曲线；在所述力矩与减速比的预设对应关系中，于所述第一倾转区间，所述力矩变化曲线的变化趋势与减速比变化曲线的变化趋势一致；

40、根据所述减速比变化曲线设计所述传动机构。

41、本发明的技术方案中，该飞行器包括倾转装置和螺旋桨机构。倾转装置包括基座、可拆卸连接于基座的传动机构、及设于基座的倾转电机，倾转电机与传动机构驱动连接。螺旋桨机构连接传动机构，如此，倾转电机可通过驱动传动机构来驱动螺旋桨机构。此外，传动机构与基座可拆卸连接，可便于传动机构损坏时拆下来维修或者做整体更换。螺旋桨机构具有转动轴线，可以理解，该转动轴线为螺旋桨机构的螺旋桨电机的转动轴线。传动机构具有供转动轴线相对飞行器的第一平面倾转的倾转轴线。如此，在倾转电机的驱动下，转动轴线可绕倾转倾转转轴线相对第一平面倾转。其中，第一平面由飞行器的前后方向和左右方向限制出。转动轴线具有第一倾转区间，具体而言，第一倾转区间为转动轴线在倾转过程中扫过的一个区域。在转动轴线倾转于第一倾转区间的过程中，传动机构的减速比的变化趋势与倾转装置受到的力矩的变化趋势一致，以减小倾转电机的输出扭矩的变化幅度，其中，力矩的矢量方向为倾转轴线的轴向。也即转动轴线在第一倾转区间倾转的过程中，倾转装置受到的力矩变大时，传动机构的减速比也会变大，倾转装置受到的力矩变小时，传动机构的减速比也会变小，如此，可以使得倾转电机的输出扭矩的变化幅度较小，从而使得倾转电机的使用寿命较高。此外，变化幅度较小的扭矩也较容易避开飞行器的固有频率，从而减少系统共振的情况发生。