一種油動變距四旋翼無人機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種油動變距四旋翼無人機。
【背景技術(shù)】
[0002]常見的垂直起降無人機主要有油動直升機(如圖1所示)、電動直升機(如圖2所示)以及電動多旋翼(如圖4所示)等類型。
[0003]如圖1和圖2，常規(guī)直升機按動力系統(tǒng)的不同可分為油動直升機和電動直升機，其機械系統(tǒng)主要包含動力子系統(tǒng)、傳動子系統(tǒng)、操縱子系統(tǒng)和旋翼子系統(tǒng)，其機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是傳動子系統(tǒng)和操縱子系統(tǒng)。傳動子系統(tǒng)通常包含復(fù)雜的閉式齒輪系以及密封裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且加工制造成本高，裝配工藝要求高。操縱子系統(tǒng)中最重要的部件為自動傾斜器(如圖3所示)，自動傾斜器主要包含外環(huán)(不動環(huán))、內(nèi)環(huán)(動環(huán))和關(guān)節(jié)軸承，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且加工制造成本高，裝配工藝要求高。一般來說，直升機靠1個自動傾斜器進行旋翼的總距和周期變距等各通道的操縱，以實現(xiàn)其飛行的控制，因而其飛行動力學(xué)耦合嚴重，帶來的直升機的手動飛行操縱和飛行控制系統(tǒng)技術(shù)門檻均較高。
[0004]如圖4，常規(guī)電動多旋翼主要機械結(jié)構(gòu)為機架(或機架加可折疊機臂)，主要元器件為電池、電調(diào)、電機、飛控和螺旋槳等，通過改變各螺旋槳的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)飛行器的控制。其最大的優(yōu)勢為系統(tǒng)簡單，成本低廉，手動飛行操縱和飛行控制系統(tǒng)技術(shù)門檻均較低。但是由于受電池能量密度的限制，其航時一般僅為10-30分鐘，且通過單純增加電池數(shù)量來增長其航時的方式會大大降低其負載能力。因而，相對于油動直升機，電動多旋翼(也包括電動直升機)，其最大的問題是續(xù)航性能較差。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種油動變距四旋翼無人機，它具有大載荷、長航時等優(yōu)點，同時降低采購、使用和維護成本以及使用維護技術(shù)門檻。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種油動變距四旋翼無人機，它主要包括旋翼-操縱系統(tǒng)、動力系統(tǒng)-傳動系統(tǒng)和機架系統(tǒng)。它們之間的位置連接關(guān)系是:旋翼-操縱系統(tǒng)、動力系統(tǒng)-傳動系統(tǒng)都固定在機架系統(tǒng)上。
[0007]所述旋翼-操縱系統(tǒng)，包括扭力臂，連接旋翼軸和槳夾的旋翼頭，連接變距搖臂和槳葉的槳夾，連接變距外環(huán)、變距滑環(huán)、變距內(nèi)環(huán)和變距搖臂的變距拉桿，以及連接變距外環(huán)和舵機盤的舵機操縱拉桿。它們之間的位置連接關(guān)系是:扭力臂固定于旋翼軸上，其作用為，撥動變距搖臂和變距內(nèi)環(huán)隨旋翼軸一起旋轉(zhuǎn)。舵機連接舵機盤和舵機支架，舵機的旋轉(zhuǎn)操縱通過舵機盤、舵機操縱拉桿、變距外環(huán)、變距滑環(huán)、變距內(nèi)環(huán)、變距拉桿、變距搖臂以及槳夾傳到槳葉上，從而使槳葉迎角改變，槳葉升力大小改變，實現(xiàn)了旋翼的操縱。旋翼軸通過軸承連接于旋翼軸支座上，旋翼軸支座的作用為支撐旋翼系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運動，安裝固定舵機支架，同時也起到扭力臂的作用，避免舵機操縱拉桿以及變距外環(huán)隨旋翼一起旋轉(zhuǎn)。
[0008]所述動力-傳動系統(tǒng)，包括動力子系統(tǒng)和與動力子系統(tǒng)相連的傳動子系統(tǒng)，動力子系統(tǒng)與傳動子系統(tǒng)通過傳動子系統(tǒng)的同步帶連接。該動力子系統(tǒng)包括:發(fā)動機本體及其相關(guān)附屬系統(tǒng)(散熱系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng))；該傳動子系統(tǒng)包括:一級傳動系統(tǒng)、二級傳動系統(tǒng)以及連接一級傳動系統(tǒng)和二級傳動系統(tǒng)的主傳動軸、從傳動軸和換向齒輪。一級傳動系統(tǒng)包含一級小帶輪、一級大帶輪，以及連接一級小帶輪和一級大帶輪的一級皮帶。主傳動軸連接一級大帶輪、兩個二級小帶輪一級換向齒輪。一部分動力被分流到兩個二級小帶輪，剩余動力通過一對換向齒輪傳遞到從傳動軸上，從而進一步傳遞到另外兩個二級小帶輪。二級傳動系統(tǒng)包含二級小帶輪、二級大帶輪以及連接二級小帶輪和二級大帶輪的二級皮帶，四個二級小帶輪分別將動力傳遞到二級大帶輪上，分別驅(qū)動四個旋翼軸，實現(xiàn)動力的傳遞。
[0009]所述機架系統(tǒng)，包括機臂、機身壓板以及位于機身壓板間的機臂支座、起落架支座和起落架；機臂連接機臂支座和起落架，機臂支座安裝于機臂末端。該機身壓板呈菱形板料，該機臂支座呈圓筒狀，該起落架呈三角形狀。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是解決了常規(guī)電動多旋翼(或電動直升機)載荷小和航時短等問題，以及常規(guī)直升機由于機械結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性、飛行動力學(xué)特性、氣動特性和飛行控制系統(tǒng)復(fù)雜而帶來的采購、使用和維護成本高，使用維護技術(shù)門檻高等問題。
【附圖說明】
[0011 ] 圖1常規(guī)油動直升機典型結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2常規(guī)電動直升機典型結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖3常規(guī)油動/電動直升機自動傾斜器典型結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖4常規(guī)電動多旋翼典型結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖5油動變距四旋翼結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖6油動變距四旋翼旋翼-操縱系統(tǒng)示意圖。
[0017]圖7 I型油動變距四旋翼示意圖。
[0018]圖8 X型油動變距四旋翼示意圖翼。
[0019]圖9油動變距四旋翼動力-傳動系統(tǒng)示意圖。
[0020]圖10油動變距四旋翼傳動子系統(tǒng)示意圖。
[0021]圖11油動變距四旋翼機架系統(tǒng)示意圖。
[0022]附圖標記如下:
[0023]1-旋翼-操縱系統(tǒng)；2_動力系統(tǒng)-傳動系統(tǒng)；3_機架系統(tǒng)。；
[0024]4-旋翼軸；5_旋翼頭；6_槳夾；7_槳葉；8_變距搖臂；9_變距拉桿；10-扭力臂；11-變距內(nèi)環(huán)；12_變距外環(huán)；13_變距滑環(huán)；14_舵機操縱拉桿；15_舵機盤；16_舵機；17-舵機支架；18_旋翼軸支座；
[0025]19- 一級小帶輪；20_ —級皮帶；21_ —級大帶輪；22_主傳動軸；23_ 二級小帶輪；24- 二級皮帶；25_ 二級大帶輪；26_ —級換向齒輪；27_從傳動軸；
[0026]28-機身壓板；29_機臂支座；30_機臂；31_起落架支座；32_起落架；R1、R2、R3、R4-旋翼。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當(dāng)理解此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0028]參見圖1 一圖11，為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種油動變距四旋翼無人機，解決了常規(guī)電動多旋翼(或電動直升機)載荷小和航時短等問題，以及常規(guī)直升機由于機械結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性、飛行動力學(xué)特性、氣動特性和飛行控制系統(tǒng)復(fù)雜而帶來的采購、使用和維護成本高，使用維護技術(shù)門檻高等問題。
[0029]參見圖6，與本實施例的油動變距四旋翼無人機相關(guān)的旋翼-操縱系