多軸飛行器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種飛行器，尤其涉及一種多軸飛行器。
【背景技術】
[0002]通常，驅動飛行器上升運動的力稱為拉力，驅使飛行器水平運動的力稱為推力。現有的多軸飛行器通常使用葉片式旋翼作為拉力旋翼為多軸飛行器提供拉力。
[0003]如圖1所示，多軸飛行器100是一種具有兩個或更多旋翼軸101的旋翼飛行器。多軸飛行器具有主機架110，設置在主機架110上的電源、控制電路、電調及支軸111，每根支軸111末端分別設置有電機121，電機121帶動固定在電機121轉軸上的旋翼122旋轉，從而獲得多軸飛行器的飛行動力。箭頭方向為旋翼軸101的旋轉方向，旋翼軸101通常豎直設置，并與主機架110的相對位置固定，旋翼的迎角也是固定的，通過改變旋翼的轉速，即可改變推進力的扭矩，從而控制飛行器的運行軌跡。
[0004]多軸飛行器100的基本飛行動作有垂直升降運動，前后運動，側向運動，俯仰運動，橫滾運動，偏航運動。
[0005]參見圖2以四軸飛行器200為例，其四個電機呈十字狀地分布在水平面中相互垂直的X與Y軸上，并把X軸正方向視為機頭方向。電機I位于X軸正半軸，電機3位于X軸負半軸；電機2位于Y軸正半軸，電機4位于Y軸負半軸；Z軸豎直。
[0006]升降運動:四個電機同時提高轉速，四軸飛行器200獲得的拉力增加而沿Z軸正方向移動；四個電機同時降低轉速，四軸飛行器200獲得的拉力減少而沿Z軸負方向移動。
[0007]仰俯運動:電機I提速，電機3降速，四軸飛行器200繞Y軸轉動并抬起機頭而上仰，同時沿X軸負方向移動；反之，四軸飛行器200繞Y軸轉動并下探機頭而下俯，同時沿X軸正方向移動。
[0008]橫滾運動:電機4提速，電機2降速，四軸飛行器200繞X軸轉動而右傾，并沿Y軸正方向移動；反之，四軸飛行器200繞X軸轉動而左傾，并沿Y軸負方向移動。當電機4和電機2轉速差足夠大時，四軸飛行器200便會發生完整的橫向滾動，即橫滾運動。
[0009]偏航運動:旋翼5轉動過程中由于空氣阻力作用會形成與轉動方向相反的反扭矩。為了克服反扭矩影響，四個旋翼的布置方式采用兩個正轉兩個反轉，且對置旋翼的轉向相同。每個旋翼5產生反扭矩的大小與旋翼5的轉速有關，旋翼5轉速越高，產生的反扭矩越大。當四個旋翼5轉速相同時，四個旋翼5對四軸飛行器200產生的反扭矩相互抵消，四軸飛行器200相對Z軸不發生轉動；當四個旋翼的轉速不完全相同，反扭矩不能完全相互抵消時，反扭矩會引起四軸飛行器200相對Z軸轉動，從而實現偏航運動。電機I和3轉速提高(正轉)，電機2和4轉速降低(反轉)，四軸飛行器200就會繞Z軸旋轉向右偏轉，即向右偏航。由于電機I和3轉速提高，電機2和4轉速降低，總體的拉力不變，所以四軸飛行器200不會上升或下降。
[0010]通常多軸飛行器的主機架被設計得比較扁平，即水平方向具有較大的尺寸，高度尺寸較小，這樣能夠減少水平方向風阻，降低橫風的影響。
[0011]目前，多軸飛行器均利用慣性測量模塊(MU)控制飛行姿態。慣性測量模塊包括加速度計和陀螺儀，又稱慣性導航組合。參考空間直角坐標系，在x、Y、z軸方向上，分別布置一個陀螺儀，用于測量多軸飛行器在上述三個方向上的旋轉運動；在乂、￥、2軸方向上，分別布置一個加速度計，用于測量多軸飛行器在上述三個方向上平移運動的加速度。慣性測量模塊能夠檢測到飛行器前后俯仰、左右傾斜、偏航等姿態，并將相應的信號反饋給多軸飛行器的控制電路，多軸飛行器根據預設在控制電路中的存儲器中的姿態控制規則或遙控器輸入的控制信號控制電機轉速來調整飛行姿態。
[0012]小型或微型多軸飛行器可以采用高速低扭矩、效率較高的空心杯電機直接驅動迎角較小的旋翼。略大的多軸飛行器由于起飛重量較大，為了獲得足夠的拉力，需要使用扭矩較大、轉速相對較低的無刷電機直接驅動迎角較大的旋翼。
[0013]有些多軸飛行器的電機并非設置在支軸的末端，而是設置在支軸末端靠內側的位置，以利于支軸對旋翼構成水平方向的防護。
[0014]由于多軸飛行器結構比較簡單，控制系統及性能均比較穩定，使得多軸飛行器易于小型化，近年應用普及速度大大提高。現市面在售的機型有二軸、三軸、四軸、五軸、六軸、八軸，甚至更多軸的多軸飛行器，而最常見的是四軸飛行器。
[0015]多軸飛行器除了用作遙控飛行表演模型外，還能輕易進入人不宜進入的各種惡劣環境，可執行航拍電影取景、實時監控、地形勘探等飛行任務。
[0016]為了執行更多樣化的任務，多軸飛行器需要配備更加牢固、多功能的機架和搭載更多的應用設備。為了獲得更大的升力，多軸飛行器的每根支軸的末端配備了一對正、反旋翼。正、反旋翼上下共軸布置，分別由獨立的電機驅動，且正、反旋翼的轉速大小相同方向相反。由于正、反旋翼分別直接安裝在各自的電機上，且相距較近，正、反旋翼相互靠近時，旋翼之間的空氣摩擦較為嚴重，能量損耗較大。
【發明內容】
[0017]本實用新型目的在于提供一種即可獲得較大升力又可降低能耗從而提高續航能力的多軸飛行器。
[0018]為實現上述目的，本實用新型的多軸飛行器，包括具有支軸的主機架上，設置在支軸上的動力裝置，由動力裝置驅動的拉力旋翼，與拉力旋翼共軸線布置并位于拉力旋翼上方的增壓旋翼。增壓旋翼的直徑小于拉力旋翼的直徑，增壓旋翼和拉力旋翼之間設置有隔離導流板。
[0019]由以上方案可見，拉力旋翼與增壓旋翼均設置在同一動力裝置的轉軸上，兩旋翼共軸線布置，增壓旋翼的直徑小于拉力旋翼的直徑，設置在增壓旋翼和拉力旋翼之間的隔離導流板可以將增壓旋翼和拉力旋翼進行分隔避免二者相互靠近時產生強烈的空氣摩擦和氣流沖擊，該隔離導流板還能將來自增壓旋翼的氣體順暢地導向拉力旋翼，從而進一步減少了氣流摩擦，提高了旋翼的工作效率，降低了能耗，提高了多軸飛行器的續航時間。
[0020]進一步的方案是，增壓旋翼的遠離所述拉力旋翼一側設置有導流椎。有利于將氣流順暢流入增壓旋翼，提高旋翼工作效率。
[0021]另一進一步的方案是，增壓旋翼為離心葉輪，隔離導流板設置在離心葉輪的靠近拉力旋翼的一端。作為增壓葉輪的離心葉輪與拉力旋翼共軸設置，隔離導流板位于離心葉輪和拉力旋翼之間，離心葉輪的槳葉與拉力旋翼的槳葉不會對沖而形成強烈的氣流摩擦，同時，從離心葉輪流向拉力旋翼的氣流不會垂直打在拉力旋翼的槳葉上，進一步的降低了機械損耗，提高了旋翼的工作效率。
[0022]又一進一步的方案是，增壓旋翼與拉力旋翼的直徑之比在0.2至0.35之間，從增壓旋翼流向拉力旋翼的氣流大部分流向拉力旋翼的在半徑方向上的中外側。使得增壓旋翼流向拉力旋翼的氣流被拉力旋翼有效捕獲，提高了旋翼的工作效率。
[0023]更進一步的方案是，增壓旋翼與拉力旋翼的轉速比在I至1.3之間。這樣可以保證增壓旋翼向拉力旋翼提供有用的氣流又不至于使該氣流對拉力旋翼造成強烈沖擊摩擦，有效避免了不必要的能量損失。