定桨距纵列式电动无人直升机的制作方法

[0001]
本实用新型公开涉及无人机的技术领域，尤其涉及一种定桨距纵列式电动无人直升机。


背景技术：

[0002]
由于无人直升机不仅能够垂直起降、自由悬停，而且续航时间和飞行速度又比较适中，因此，可用于中航程应用场景，如：孤岛运输、航空物探、救援救灾等。但大多的无人直升机均存在一定的问题，如操控比较困难、对飞控和操控人员的要求较高。另外，目前大多的无人直升机为了平衡主旋翼产生的反扭力矩，均在无人机上安装有尾桨，由于尾桨的设置，不仅使得无人直升机的机械效率降低，而且易受侧风干扰、机身过于狭长、尾部故障率高，且配平过程繁琐、外挂物易受起落架干扰，存在众多问题。例如：国内常见的单旋翼带尾桨式无人直升机，因为尾桨的存在使得整体机型体积较大，并且对地面操纵人员有威胁，容易撞到障碍物；由于尾桨受主旋翼和机身尾的涡流影响，使得气动效率低，尾桨载荷和振动大，悬停时对侧风敏感。
[0003]
此外，传统直升机均通过采用斜盘，通过斜盘的倾斜带动桨叶倾斜，使桨叶两侧产生压力差，从而产生前进、后退等方向力，但斜盘的结构复杂，不仅制作成本高，而且其故障率也较高。
[0004]
因此，如何研发一种新型的无人直升机，以解决现有无人直升机存在的问题，成为人们亟待解决的问题。


技术实现要素：

[0005]
鉴于此，本实用新型提供了一种定桨距纵列式电动无人直升机，以至少解决以往的无人直升机存在的气动效率低、故障率高等问题。
[0006]
本实用新型提供的技术方案，具体为，一种定桨距纵列式电动无人直升机，该无人直升机包括：机身、控制器、两个旋翼装置以及两个动力装置；
[0007]
两个所述旋翼装置分别对称设置在所述机身的前、后两端；
[0008]
每个所述旋翼装置均包括：转轴、螺旋桨、动环、舵机以及球头连杆；
[0009]
所述转轴转动穿过所述机身的上板，所述转轴的上端位于所述机身的外部上方，所述转轴的下端位于所述机身的内部；
[0010]
所述螺旋桨位于所述机身的上方，与所述转轴的上端固定连接，所述螺旋桨为定距螺旋桨；
[0011]
所述动环转动套装于所述转轴的外部；
[0012]
所述舵机固定安装在所述机身上，位于所述转轴的前侧或后侧，且所述舵机的输出轴竖直向上延伸；
[0013]
所述球头连杆的连杆端与所述动环固定连接，所述球头连杆的球头端与所述舵机的输出轴连接；
[0014]
所述动力装置与所述旋翼装置一一对应，每个所述动力装置均固定设置在所述机身的内部，且每个所述动力装置的输出端均与所述转轴的下端驱动连接；
[0015]
所述控制器设置于所述机身的内部，且所述控制器的输出端分别与每个所述旋翼装置中舵机的控制端以及每个所述动力装置的控制端连接。
[0016]
优选，所述机身包括：上板、下板、两个侧板以及两个起落架；
[0017]
两个所述侧板间隔平行设置，每个所述侧板的上缘均设置有向下凹陷的类u型凹槽；
[0018]
所述上板封堵连接在两个所述侧板的上缘；
[0019]
所述下板封堵连接在两个所述侧板的下缘及两侧；
[0020]
两个所述起落架间隔平行设置，且每个所述起落架的上端均与所述下板固定连接。
[0021]
进一步优选，所述机身中的起落架为铝合金架或碳纤维架。
[0022]
进一步优选，每个所述旋翼装置中的螺旋桨均具有4片桨叶。
[0023]
进一步优选，两个所述旋翼装置的中心间距大于所述旋翼装置的直径。
[0024]
进一步优选，每个所述动力装置均为调速电机。
[0025]
本实用新型提供的定桨距纵列式电动无人直升机，分别在机身的前后两端各设置一个旋翼装置，通过两个旋翼装置的反向旋转，可相互抵消反扭矩，无需设置尾桨结构，使得无人直升机的结构简单、紧凑，由于无人直升机中省去了尾桨结构，因此，可避免由尾桨导致的涡流影响，进而提高无人直升机的气动效率；上述两个旋翼装置对称设置在机身的前后两端，不仅使得机身的容积增大，而且允许重心有较大范围的移动，无需特殊配平，具有装载、运输效率高的优点。此外，该无人直升机中的旋翼装置采用的是无斜盘模式，通过舵机、球头连杆以及动环的相互配合，实现转轴的倾斜控制，进而使得螺旋桨产生倾角，从而产生前进或后退力，实现前进、后退的飞行方向控制，而无人直升机的升降，只需通过控制两个旋翼装置的转速，就可实现其升降控制，因此，该无人直升机大大降低了控制的难度系数。由于该无人直升机在结构设计上同时取消了尾桨和斜盘两部分的复杂机械结构，可大大降低无人直升机的故障率。
[0026]
本实用新型提供的定桨距纵列式电动无人直升机，具有结构简单、设计合理、便于控制以及故障率低等优点。
[0027]
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型的公开。
附图说明
[0028]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
[0029]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]
图1为本实用新型公开实施例提供的一种定桨距纵列式电动无人直升机的结构示意图；
[0031]
图2为本实用新型公开实施例提供的一种定桨距纵列式电动无人直升机中机身的结构示意图；
[0032]
图3为本实用新型公开实施例提供的一种定桨距纵列式电动无人直升机中旋翼装置的结构示意图。
具体实施方式
[0033]
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置的例子。
[0034]
为了解决以往无人直升机存在的气动效率低以及故障率高的问题，本实施方案提供了一种定桨距纵列式电动无人直升机，参见图1，该无人直升机主要由机身1、控制器、两个旋翼装置2以及两个动力装置3构成，其中，两个旋翼装置2分别对称设置在机身1的前、后两端，参见图3，每个旋翼装置2均由转轴21、螺旋桨22、动环23、舵机24以及球头连杆25构成，其中，转轴21转动穿过机身1的上板，其上端位于机身1的外部上方，下端位于机身1的内部，螺旋桨22位于机身1的上方，与转轴21的上端固定连接，且螺旋桨22为定距螺旋桨，动环23转动套装于转轴21的外部，舵机24固定安装在机身1上，位于转轴21的前侧或后侧，且舵机24的输出轴竖直向上延伸，球头连杆25的连杆端与动环23固定连接，球头连杆25的球头端与舵机24的输出轴连接，动力装置3与旋翼装置2一一对应，每个动力装置均固定设置在所述机身1的内部，且每个动力装置3的输出端均与转轴21的下端驱动连接，控制器设置于机身1的内部，且控制器的输出端分别与每个旋翼装置2中舵机24的控制端以及每个动力装置3的控制端连接，分别控制舵机24以及动力装置3的运动，其中，动力装置3可选用调速电机。
[0035]
上述实施方案提供的定桨距纵列式电动无人直升机，相比其他种类的无人机，机身尺寸小，结构简单，气动效率高，其中，由于采用定距螺旋桨可以大大减少控制复杂度，两个旋翼装置相对于机身采用前后的纵列式布置，使得机身总体尺寸比单旋翼带尾桨式、双旋翼横列式、多旋翼式直升机都要小；和相同的旋翼带尾桨的常规无人直升机相比，由于没有尾桨存在，功率损耗减小、动力相对富裕、抗侧风能力强、载重相对较高；无斜盘双轴模式可以降低系统复杂度，双旋翼直升机动力及操纵采用电动形式，省去了大体积的发动机、复杂的传动系统等，极大的节约了机身空间，提高了可靠性，节约下来的机身空间可以搭载更多的任务设备，如农药喷洒箱等。
[0036]
上述实施方案中的定桨距纵列式电动无人直升机可分别实现升降运动以及前后运动，其中，所述升降运动主要是通过控制器控制动力装置的转速，进而控制转轴以及螺旋桨的转速，进而实现无人直升机的升降运动，具体而言，当控制器控制动力装置的转速增加时，就可实现无人直升机的上升运动，而当控制器控制动力装置的转速减小时，就可实现无人机直升机的下降运动；所述前后运动主要是通过控制器控制舵机的输出轴向上伸出或者向下收回，通过球头连杆以及动环的传动，使得转轴发生倾斜，进而带动螺旋桨产生角度，进而使无人直升机具有前进或后退力，进而进行前后运动，具体而言，假设舵机的输出轴向上伸出，可使得转轴向前倾斜，此时螺旋桨的升力产生向前分量，即可实现无人直升机的向
前运动，反之，舵机的输出轴向下收回，可使得转轴向后倾斜，此时螺旋桨的升力产生向后分量，即可实现无人直升机的向后运动，整个控制过程简单。
[0037]
参见图2，为本实施方案提供的一种机身结构，该机身1主要由上板11、下板12、两个侧板13以及两个起落架14构成，其中，两个侧板13间隔平行设置，每个侧板13的上缘均设置有向下凹陷的类u型凹槽，上板11封堵连接在两个侧板13的上缘，下板12封堵连接在两个侧板13的下缘及两侧，两个起落架14间隔平行设置，且每个起落架14的上端均与下板12固定连接，其中，为了提高该机身1的牢固程度，可在上板11和下板12与两个侧板13之间设置有加固件，通过上述的结构设计，使得无人直升机的机身呈类u字形，或船型，此时，可方便导航装置、电池、控制器以及数据传输电台等设备的安装。
[0038]
为了实现无人直升机减重的同时，保证其牢固程度，作为技术方案的改进，可将机身中的上板11、下板12以及两个侧板13均采用铝合金材料制成，而起落架14采用铝合金架或碳纤维架。
[0039]
上述实施方案中的螺旋桨22可选用具有4片桨叶的多叶桨形式。
[0040]
为了避免机身上两个旋翼装置2相互重叠，产生的气动干扰影响无人直升机的飞行稳定性以及气动效率，作为技术方案的改进，将两个旋翼装置2的中心间距设计为大于旋翼装置2的直径。
[0041]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0042]
应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

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